Karakteriserende weerradarbeelden, het identificeren van misvormingen van weekdieren als gevolg van verontreinigende stoffen of het classificeren van een insectenverzameling op basis van hun vleugelvorm zijn enkele van de toepassingen van VisioBioShaper, een innovatief programma voor biologische beeldverwerking om de automatische beschrijving van vormen en contouren mogelijk te maken, ontworpen door de experts Biel Stela en Antonio Monleón-Getino, van de sectie Statistiek van de afdeling Genetica, Microbiologie en statistiek van de Universiteit van Barcelona.

Een artikel gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Open Access Bibliotheekjournaal (OALib) beschrijft de eigenschappen van het nieuwe programma VisioBioShaper, gebaseerd op de fysica van geluidsgolven en toepasbaar op elk studiegebied dat karakterisering van beeldverwerking vereist (ecologie, zoölogie, meteorologie, enzovoort.).

Afbeeldingen identificeren met de taal van R-programmering

In het algemeen, wetenschappelijke teams gebruiken een breed scala aan programma's tijdens de onderzoeksactiviteit, maar ze gebruiken niet programma's die gericht zijn op biologische beeldverwerking. Tegenwoordig zijn er programma's van groot belang die om verschillende redenen worden gebruikt - van het verkrijgen van afbeeldingen tot het behandelen van gegevens om resultaten te krijgen - maar ze vereisen specifieke kennis en, in aanvulling op, ze zijn meestal exclusief en hebben hoge kosten.

"Het doel van het VisioBioShape-pakket voor R is om functies toe te voegen aan de taal van R-programmering, dat is een gratis programmeeromgeving voor computergebruik en statistische afbeeldingen die door de wetenschappelijke en technische gemeenschap over de hele wereld wordt gebruikt", zegt professor Antonio Monleón-Getino, lid van de Onderzoeksgroep Biostatistiek en Bioinformatica (GRBIO), teamlid van het platform Bioinformatics Barcelona (BIB).

"R wordt verzameld en uitgevoerd in een breed scala van Unix, Windows- en MacOS-platforms”, vervolgt Monleón-Getino. onderzoekers die deze R-taal gebruiken voor gegevensverwerking, hoeven niet in een andere taal of programma te duiken, wat complexer kan zijn bij dit soort beeldanalyses".

VisioBioShapeR:contour beschrijven met harmonischen

De techniek die door de experts wordt gebruikt, is gebaseerd op het gebied van geluidsbehandeling, een veld waarin akoestische golven worden beschreven met een reeks eenvoudige harmonischen. "Het gebeurt hetzelfde met contour:de beschrijving van een "golf" die zich aanpast aan de contour en de harmonischen van deze golf worden gebruikt als descriptoren. Met de verkregen descriptoren, we kunnen verschillende analyses uitvoeren op de variatie van de contour. Met het programma VisioBioSpaher, computers identificeren de contouren en luisteren naar de vormen", zegt Biel Stela, expert in programmeren en automatische identificatie van afbeeldingen, en eerste auteur van het artikel.

Het concept van het luisteren naar deze vormen komt van het weergeven van informatie van afbeeldingen met harmonischen en hun coëfficiënt. Hiermee, de computer kan werken aan een numerieke weergave van de contour, waarbij elke harmonische een eigenschap is. Volgens de auteurs is deze methodologie maakt de classificatie met automatische leeralgoritmen mogelijk.

VisioBioShapeR is gebaseerd op de Fourier-descriptormethode (MDF), een techniek die veel wordt gebruikt op het gebied van telecommunicatie en informatica. Deze technologie, voor het eerst toegepast in de jaren tachtig, voor contourbeschrijving, werd in de eerste plaats gebruikt om handgeschreven karakters te identificeren. Nu heeft het toepassingsgebied zich uitgebreid naar verschillende gebieden van machinevisie.

Met dit nieuwe programma kan het tijdens het onderzoeksproces worden gebruikt door gebruikers die de taal van R-programmering kennen. In aanvulling, de tools van beeldanalyse zijn op een zeer toegankelijke en gemakkelijke manier in het werk geïntegreerd.

De meeste formaten zijn leesbaar door R, een eigenschap die de toepassing van VisioBioShaper mogelijk maakt. Dit systeem vereist dat de inhoud van de afbeelding binair is, dat is, het moet twee pixelwaarden hebben (een voor de achtergrond en een andere voor de objectbeschrijving). Om van een gekleurde afbeelding naar een binaire afbeelding te gaan, het is noodzakelijk om een ​​drempelwaarde te gebruiken. Volgens de beeldkenmerken, dit kan een complex proces zijn dat een gespecialiseerd programma voor de beeldbehandeling vereist. Volgens de auteurs is "VisioBioShapeR kan worden gebruikt om elk organisme of object te bestuderen dat kan worden gekenmerkt door zijn omgeving".

De auteurs werken momenteel samen met de groep GAMA (Group on Meteorological Hazard Analysis) van de Universiteit van Barcelona en Servei Meteorològic de Catalunya om een ​​model te creëren dat vormen van weerradars in realtime kan identificeren, om de kennis van de levenscyclus van stormen te verbeteren.