Использование связных масок в задаче восстановления изображения изолированной частицы по данным рентгеновского рассеяния

Задача восстановления изображения изолированного макромолекулярного объекта по данным рентгеновского рассеяния может быть сформулирована как задача восстановления трехмерного распределения электронной плотности по модулю его преобразования Фурье. Эта задача может быть редуцирована к серии стандартных задач рентгеновской кристаллографии – восстановлению значений периодической функции по значениям модулей ее коэффициентов Фурье (структурных факторов), экспериментально определяемых в рентгеновском эксперименте. В данной работе предлагается новый подход к решению таких задач, основанный на использовании связных бинарных масок в качестве аппроксимации искомого распределения электронной плотности. Подход включает в себя: случайную генерацию большого числа связных масок; отбор масок, согласующихся с экспериментальной и априорной информацией об объекте; выравнивание и усреднение наборов фаз структурных факторов, соответствующих отобранным маскам. Усредненные значения фаз используются вместе с экспериментально определенными значениями модулей структурных факторов для расчета синтеза Фурье, используемого для визуализации изучаемого объекта. Предложенный подход может применяться как при исследовании изолированных частиц, так и кристаллических образцов, однако демонстрирует наибольшие перспективы при работе с изолированными объектами. Приведены результаты тестирования предложенного подхода.