The in vitro clonogenic assay is a technique to study the ability of a cell to form a colony in a culture dish. By optical imaging, dishes with stained colonies can be scanned and assessed digitally. Identification, segmentation and counting of stained colonies play a vital part in high-throughput screening and quantitative assessment of biological assays. Image processing of such pictured/scanned assays can be affected by image/scan acquisition artifacts like background noise and spatially varying illumination, and contaminants in the suspension medium. Although existing approaches tackle these issues, the segmentation quality requires further improvement, particularly on noisy and low contrast images. In this work, we present an objective and versatile machine learning procedure to amend these issues by characterizing, extracting and segmenting inquired colonies using principal component analysis, k-means clustering and a modified watershed segmentation algorithm. The intention is to automatically identify visible colonies through spatial texture assessment and accordingly discriminate them from background in preparation for successive segmentation. The proposed segmentation algorithm yielded a similar quality as manual counting by human observers. High F1 scores (>0.9) and low root-mean-square errors (around 14%) underlined good agreement with ground truth data. Moreover, it outperformed a recent state-of-the-art method. The methodology will be an important tool in future cancer research applications.


翻译:体外热源分析是一种技术,用于研究细胞在培养炉中形成聚居区的能力。通过光学成像,对有沾染聚群的盘子进行扫描和数字化评估。在高通量筛选和生物分析定量评估中,确定、分解和计数沾染聚群群的识别、分解和计数具有关键作用。这种成像/扫描分析的图像处理可受到图像/扫描获取文物的影响,如背景噪音和空间差异照明,以及悬浮介质中的污染物。虽然现有方法处理这些问题,但分割质量需要进一步改进,特别是在噪音和低对比图像方面。在这项工作中,我们提出了一个客观和多功能的机器学习程序,以便利用主要组成部分分析、K手段组合和经过修改的流域分解算法来定性、提取和分解受访聚群群群的问题。目的是通过空间纹理评估自动识别可见的聚点,从而在准备连续分解时区分它们的背景。拟议的分解算法具有类似人类观察员手算的质量。高的F1分数( >0.9)和低分辨图像分析法的未来分析方法中,将采用一个重要的方法。

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图像分割就是把图像分成若干个特定的、具有独特性质的区域并提出感兴趣目标的技术和过程。它是由图像处理到图像分析的关键步骤。 所谓图像分割指的是根据灰度、颜色、纹理和形状等特征把图像划分成若干互不交迭的区域,并使这些特征在同一区域内呈现出相似性,而在不同区域间呈现出明显的差异性。

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