Detection of Brain Cells in Optical Microscopy Based on Textural Features with Machine Learning Methods


Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

The problem of detecting neurons in optical microscopy is considered by the example of Nissl-stained mouse brain slices. The proposed algorithm consists of the following steps: preprocessing, textural feature extraction, pixel classification, and pixel clustering. When solving this problem, we investigate various preprocessing methods, machine learning algorithms, and textural features. At the classification step, the k nearest neighbor (kNN) algorithm or the naive Bayes classifier (NBC) is used to determine whether each pixel of the image belongs to the neuron’s cell body. In this paper, we investigate textural features of two types: features based on the normalized histogram and features based on the gray level co-occurrence matrix (GLCM). To find the centers of the neurons, all pixels that belong to the neurons are clustered using the mean shift algorithm. It is shown that the best detection quality (precision = 0.82, recall = 0.92, and F1 = 0.86) is achieved with GLCM-based features and neighborhood radius R = 6. It is also shown that the selection of different preprocessing algorithms significantly affects the detection result. In terms of detection quality, the kNN algorithm outperforms the NBC. On the dataset used, the selection of the parameter k > 15 does not significantly improve the quality of detection. The proposed method yields the result similar to that achieved in [1]: Recall(A) = 865%. In sampling tests on some microscopy images from the Broad Bioimage Benchmark Collection (BBBC), the proposed approach shows the best or equivalent quality in detecting the number of cells on the image. For detection, the algorithm uses only local textural features, which removes restrictions on the parallelization of computations.

Об авторах

S. Nosova

Lobachevsky State University of Nizhny Novgorod

Автор, ответственный за переписку.
Email: svetlana.nosova@itmm.unn.ru
Россия, pr. Gagarina 23, Nizhny Novgorod, 603950

V. Turlapov

Lobachevsky State University of Nizhny Novgorod

Автор, ответственный за переписку.
Email: vadim.turlapov@itmm.unn.com
Россия, pr. Gagarina 23, Nizhny Novgorod, 603950

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

© Pleiades Publishing, Ltd., 2019

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».