A Confocal laser scanning microscopy has been extensively used in biological researches. However, its insufficient scan speed or frame rate cause to some limits for in-vivo imaging. A line-scanning confocal microscope is an effective way to compensate the defect. A line-scanning confocal microscope, a variant of a confocal microscope, uses line-scanning in one direction instead of point-scanning. This technique increases scan speed significantly, but it also causes image resolution deterioration slightly. To overcome resolution deterioration, this study proposes an image deconvolution algorithm, based on the Richardson-Lucy algorithm with Total Variation regularization, assuming that there are two observed line-scanning confocal images whose scanning directions are perpendicular with each other. This line-scanning model is practical because of significantly faster scan time of a line-scanning confocal microscope than that of a point-scanning one. We will provide the validity of our algorithm by performing numerical experiments on 2D synthetic images.
공초점 레이저 주사(走査) 현미경은 물체의 각점을 옮겨가며 점마다 초점이 맞춰진 영상들을 얻은 후，이를 취합하여 전체 이미지를 얻는 현미경으로，물체의 손상없이 고해상도 영상습득이 가능하다는 장점으로 인해 생물학 연구에 널리 이용되어지고 있다. 하지만，살아있는 생물체 영상을 얻기에는 다소 불충분한 주사 속도가 단점으로 지적되어 왔고，현재 이를 해결하기 위한 다방면의 연구가 진행되어지고 있다. 그 중 한 방법으로，선주사공초점 현미경은 물체의 모든 점들을 스캔하는 기존의 방법을 개선하여 2차원 혹은 3차원 중 하나의 차원방향에 대해서는 선으로 한번에 주사 하는 방식을 이용하고 있다. 따라서, 이 현미경은 주사속도에서 상당한 향상을 가져왔으나, 영상해상도 손상이라는 부작용도 야기시켰다. 본 논문은 선주사공초점 현미경으로부터 얻어지는 영상의 해상도 향상을 도모할 수 있는 영상복원 방법을 제안한다. 구체적으로는，서로수직인 방향으로 선주사하여 얻어진 2개의 영상을 가지고，각각의 영상을 개별적으로 복원한 후，평균에 입각한 방식으로 하나의 복원된 영상을 얻는 방법이다. 방법 중간과정에서，각각의 영상은 공초점 현미경 영상복원에 효욜적인 방법으로 널리 이용되는 토털 베리에이션 정규화 과정이 도입된 리차드슨-투시 방법을 통해 개별적 향상을 이룬다.
본 연구에서 수행된 합성된 2차원 영상을 이용한 시뮬레이션은 기존의 하나의 영상을 이용한 리차드슨-투시 방법을 뛰어넘는 제안한 방법의 효율성을 검증하였다. 또한，두영상의 조합에 있어 현재의 평균 방식 대신，물체의 기하학적 형태에 따라 융통성 있게 조합가중치를 변화시킬 수 있도록 하는 향 후 연구의 방향성을 제시하고 있다. 향후，이러한 이론적 개선은 물론 실제 생물학분야의 다양한 영상 실험을 통해，실용적으로도 효용가치가 높은 방법으로의 개선을 계획하고 있다. 이러한 노력은 궁극적으로 영상습득 속도 및 해상도 모두에서 보다 만족스러운 선주사 공초점 현미경 영상 복원 방법으로 이끌어，실제 생물학분야 연구 발전에 보탬을 이룰 수 있을 것이다.
