在本章中我們會利用我們所提出來的方法來針對幾組果蠅的腦細胞影像做實驗,並 將實驗過程中的中間結果和問題加以討論。
實驗資料組一:
圖 4-1 為原始影像部分切片的影像,在這組測試影像中其取像的規格為 8 bits 的灰 階範圍(Gray value 0~255),x-y 方向取像的距離為 0.3,z 方向取像距離為 0.5,影像大 小為 140x205x62。
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Slice 29 Slice 30 Slice 31 圖 4-1 :實驗資料組一部分切片影像
依據影像特性和我們欲擷取的細胞大小(直徑為 13 x-y pixels 寬的球形顆粒),我們 設計一個大小為 13x13x9 的樣版當成 Matched Filter 所使用的 mask,實驗過程中第一次 我們將 mask 的灰階分佈視為高斯分佈(Gaussian distribut-
ion),實驗結果如圖 4-2 所示,我們會發現影像雖然有向細胞中心聚集的現象,但沒有 明顯的特徵訊號,原因在於 mask 的灰階分佈和細胞的灰階分佈並不一致,所以經過 Matched Filter 處理過後不會有明顯的特徵訊號。
經過第一次的實驗,我們在第二次設計 mask 時直接從影像上選取五顆細胞的灰階 分佈當成 mask 的灰階分佈,實驗結果如圖 4-3 所示,我們發現此次的結果較第一次為 佳,可以很明顯的發現有明顯的特徵訊號。
圖 4-2 :(左)原始影像 (中)利用 Gaussian distribution 的 mask 處理後的結果 (右)
利用五顆細胞所設計出來的 mask 處理後的結果
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Slice 29 Slice 30 Slice 31 圖 4-3 :圖 4-1 經過 matched filter 之後的結果
緊接著我們利用這些特徵訊號做了 clustering 的分析,結果如圖 4-4 所示,系統此時 提供一個觀察的機制,使用者可以在影像上隨意點選特定的位置,系統會計算離此位置 最近的 Group,並利用下面的方式呈現出來,圖中綠色圓圈為以找到的最近細胞 Group
中心為球心,直徑大小為 13 pixels 的球,用來表示粗略的細胞,藍色部分則為 pixel 灰 階值大於一個臨界值且在分群過程中分屬於此 Group 的 pixel,紅色的點為我們找出來 的細胞中心,另一方面,系統亦提供了著色的機制,系統可以自動將分屬不同 Group 的 pixel 加上特定的顏色來做全域的觀察,但由於著色色彩目前只使用了 13 種顏色,所以 有時會發生臨接的兩個不同 Group 卻有相同的顏色,此時可以利用上述選取特定細胞的 機制來做進一步的觀察,其結果如圖 4-5 所示
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Slice 29 Slice 30 Slice 31 圖 4-4 :圖 4-1 經過程式計算後的結果,並利用選取機制的結果
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圖 4-5 :圖 4-1 經過程式計算後的結果,並利用選取機制和著色機制的結果 實驗資料組二:
圖 4-6 為原始影像部分切片的影像,在這組測試影像中其取像的規格為 8 bits 的灰 階範圍(Gray value 0~255),x-y 方向取像的距離為 0.3,z 方向取像距離為 0.5,影像大
小為 62x53x62。
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Slice 4 Slice 5 Slice 6 圖 4-6 :實驗資料組二部分切片影像
Slice 1 Slice 2 Slice 3
Slice 4 Slice 5 Slice 6
圖 4-7 :圖 4-6 經過程式計算後的結果,並利用選取機制和著色機制的結果 實驗資料組三:
圖 4-8 為原始影像部分切片的影像,在這組測試影像中其取像的規格為 12 bits 的灰 階範圍(Gray value 0~4095),x-y 方向取像的距離為 0.3,z 方向取像距離為 0.5,影像 大小為 33x56x120。
Slice 4 Slice 5 Slice 6
Slice 7 Slice 8 Slice 9
Slice 10 Slice 11 Slice 12 圖 4-8 :實驗資料組三部分切片影像
Slice 4 Slice 5 Slice 6
Slice 7 Slice 8 Slice 9
Slice 10 Slice 11 Slice 12
圖 4-9 :圖 4-8 經過程式計算後的結果,並利用選取機制和著色機制的結果
實驗數據 測試環境
CPU :Pentium 4 3.0G Ram :3.0G
表 4-1
測試檔案 人工計算 程式計算(1) 程式計算(2) 生物其他方法 正確性
O1_1 5 4 5 --- 80%
O1_2 9 10 10 --- 90%
O1_3 88 91 110 --- 96.7%
O1 --- 1392 1782 1500 92.8%
時間:2 小時 47 分 49 秒 表 4-2
測試檔案 人工計算 程式計算(1) 生物其他方法 正確性 O2_3 15 14 --- 93.33%
O2_4 19 26 --- 73.1%
O2 --- 1326 1500 88.4%
時間:4 小時 54 分