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

a 2011

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

ULMAN, Vladimír and David SVOBODA

Basic information

Original name

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

Name in Czech

Nástroj pro generování umělých obrazových souborů z oblasti fluoroscenční mikroskopie

Authors

ULMAN, Vladimír (203 Czech Republic, guarantor, belonging to the institution) and David SVOBODA (203 Czech Republic, belonging to the institution)

Edition

11th European Light Microscopy Initiative (ELMI) meeting, 2011

Other information

Language

English

Type of outcome

Konferenční abstrakt

Field of Study

10201 Computer sciences, information science, bioinformatics

Country of publisher

Greece

Confidentiality degree

není předmětem státního či obchodního tajemství

References:

Odkaz na prezentovaný nástroj.

RIV identification code

RIV/00216224:14330/11:00052527

Organization unit

Faculty of Informatics

Keywords (in Czech)

simulace optický tok 3D obrazové sekvence fluorescenční optická mikroskopie

Keywords in English

Simulation Optical Flow 3D Image Sequences Fluorescence Optical Microscopy

Abstract

ORIG CZ

V originále

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).

In Czech

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).

Links

LC535, research and development project

Name: Dynamika a organizace chromosomů během buněčného cyklu v normě a patologii

Investor: Ministry of Education, Youth and Sports of the CR, Dynamika a organizace chromosomů během buněčného cyklu v normě a patologii

MSM0021622419, plan (intention)

Name: Vysoce paralelní a distribuované výpočetní systémy

Investor: Ministry of Education, Youth and Sports of the CR, Highly Parallel and Distributed Computing Systems

MUNI/A/0914/2009, interní kód MU

Name: Rozsáhlé výpočetní systémy: modely, aplikace a verifikace (Acronym: SV-FI MAV)

Investor: Masaryk University, Category A

2B06052, research and development project

Name: Vytipování markerů, screening a časná diagnostika nádorových onemocnění pomocí vysoce automatizovaného zpracování multidimenzionálních biomedicínských obrazů (Acronym: Biomarker)

Investor: Ministry of Education, Youth and Sports of the CR, Determination of markers, screening and early diagnostics of cancer diseases using highly automated processing of multidimensional biomedical images

Detailed Information on Publication Record