Tool for Generation of Synthetic Image Datasets for Time-Lapse Fluorescence Microscopy

ULMAN, Vladimír a David SVOBODA. Tool for Generation of Synthetic Image Datasets for Time-Lapse Fluorescence Microscopy. In 11th European Light Microscopy Initiative (ELMI) meeting. 2011.

Základní údaje

• Originální název: Tool for Generation of Synthetic Image Datasets for Time-Lapse Fluorescence Microscopy
• Název česky: Nástroj pro generování umělých obrazových souborů z oblasti fluoroscenční mikroskopie
• Autoři: ULMAN, Vladimír (203 Česká republika, garant, domácí) a David SVOBODA (203 Česká republika, domácí).
• Vydání: 11th European Light Microscopy Initiative (ELMI) meeting, 2011.

Další údaje

• Originální jazyk: angličtina
• Typ výsledku: Konferenční abstrakt
• Obor: 10201 Computer sciences, information science, bioinformatics
• Stát vydavatele: Řecko
• Utajení: není předmětem státního či obchodního tajemství
• WWW: Odkaz na prezentovaný nástroj.
• Kód RIV: RIV/00216224:14330/11:00052527
• Organizační jednotka: Fakulta informatiky
• Klíčová slova česky: simulace optický tok 3D obrazové sekvence fluorescenční optická mikroskopie
• Klíčová slova anglicky: Simulation Optical Flow 3D Image Sequences Fluorescence Optical Microscopy
• Štítky: CBIA, cbia-web
• Příznaky: Mezinárodní význam, Recenzováno

Anotace

In the field of fluorescence microscopy image analysis, motion tracking and segmentation algorithms are indispensable tools for tracking cells and for time-resolved analysis of cell characteristics or events. Although there are many such algorithms in everyday use, most of them are not properly validated. We see the ground truth (GT) information as a very important tool for the verification of image processing algorithms. Unfortunately, it is not readily available. Many algorithms in this field of study are, therefore, validated only against GT consisting of real data manually annotated by a human expert. This annotation is, however, a very difficult, cumbersome, and time consuming task, especially, when single 3D image or even 3D image sequence is considered. We present a novel simulation tool that is capable of generating fully synthetic fluorescence microscopy 3D image data accompanied with GT. The generated data can be either static images or time-lapse sequences. Regarding GT, it is represented by binary image masks, to facilitate evaluation of segmentation algorithms, and by flow fields, to facilitate evaluation of tracking algorithms. Such image data can be then processed by selected algorithms, their results can be compared with GT and the quality of the applied algorithm can be measured. The simulation technique consists of generating shape, structure, and also motion of selected biological objects. It preserves time-lapse continuity of shape and structure in the generated sequences. It is focused on the generation of synthetic objects at various scales ranging from microspheres to tissues. The tool will be publicly available and will replace an older version at http://cbia.fi.muni.cz/simulator web page. This work was supported by the Czech Ministry of Education (Projects MSM0021622419, LC535 and 2B06052).

Anotace česky

V oboru zpracování obrazů z fluorescenční mikroskopie jsou algoritmy sledování pohybu a segmentování nenahraditelné nástroje pro sledování buněk a pro analýzu buněčných procesů v čase. Přestože se takové algoritmy používají denně, většinou nejsou dostatečně prověřené. Vidíme proto tzv. ground-truth (GT) informaci jako velmi důležitý prostředek pro verifikaci algoritmů zpracování obrazu. Bohužel ale, GT není běžně k dispozici. Hodně algoritmů je proto prověřováno pouze vůči GT získané z reálných dat ruční anotací lidským expertem. To je ale velmi komplikované, zdlouhavé a časově náročné, specielně, zpracováváme-li 3D obraz nebo sekvenci 3D obrazů. Předkládáme proto nový nástroj, který je schopný generovat umělá 3D obrazová data z fluorescenční mikroskopie obsahující také GT. Nástroj umí generovat jak samostatný snímek tak i časovou sekvenci. GT informace je reprezentovaná formou binární masky, pro testování segmentačních algoritmů, a formou vektorového pole, pro testování sledovacích algoritmů. Testovaná metoda je spuštěna na vygenerovaných obrazech, výsledek je potom porovnán s GT a kvalita metody je posouzena. Nástroj generuje tvar, strukturu a také pohyb zvolených biologických objektů přičemž zachovává kontinuitu tvaru a struktury v čase. Je koncipovaný pro generování umělých objektů o různých velikostech od mikrokuliček až po tkáně. Nástroj bude veřejně dostupný, nahradí stávající verzi na webové adrese http://cbia.fi.muni.cz/simulator. Práce byla sponzorována Ministerstvem školství ČR (projekty č. MSM0021622419, LC535 and 2B06052).

Návaznosti

• LC535, projekt VaV: Název: Dynamika a organizace chromosomů během buněčného cyklu v normě a patologii

Investor: Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy ČR, Dynamika a organizace chromosomů během buněčného cyklu v normě a patologii

• MSM0021622419, záměr: Název: Vysoce paralelní a distribuované výpočetní systémy

Investor: Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy ČR, Vysoce paralelní a distribuované výpočetní systémy

• MUNI/A/0914/2009, interní kód MU: Název: Rozsáhlé výpočetní systémy: modely, aplikace a verifikace (Akronym: SV-FI MAV)

Investor: Masarykova univerzita, Rozsáhlé výpočetní systémy: modely, aplikace a verifikace, DO R. 2020_Kategorie A - Specifický výzkum - Studentské výzkumné projekty

• 2B06052, projekt VaV: Název: Vytipování markerů, screening a časná diagnostika nádorových onemocnění pomocí vysoce automatizovaného zpracování multidimenzionálních biomedicínských obrazů (Akronym: Biomarker)

Investor: Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy ČR, Vytipování markerů, screening a časná diagnostika nádorových onemocnění pomocí vysoce automatizovaného zpracování multidimenzionálních biomedicínských obrazů