基于深度學(xué)習(xí)的熒光顯微成像中細胞自動計數(shù)方法研究
發(fā)布時間:2021-06-17 18:08
在生物學(xué)和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域,細胞計數(shù)是為了確定給定體積的樣品中細胞的數(shù)量。換句話說,它是樣品中細胞濃度的量度。細胞計數(shù)是醫(yī)學(xué)診斷和治療以及生物學(xué)研究中非常重要的過程,被全世界的科學(xué)家和醫(yī)學(xué)從業(yè)人員使用。臨床和醫(yī)院使用細胞計數(shù)來確定患者的健康狀況,比如全血細胞計數(shù)(FBC)這項醫(yī)學(xué)檢查,涉及對患者血液樣本中的細胞進行計數(shù),這項檢查將會通過某些細胞類型的數(shù)量來得到這些細胞的濃度,而細胞濃度信息可以反映患者的身體情況,同時細胞計數(shù)對于發(fā)現(xiàn)腦區(qū)之間的關(guān)聯(lián)也有重要作用,可以通過注射熒光劑得到的熒光細胞數(shù)量來說明該腦區(qū)與注射位點腦區(qū)的相關(guān)性。總之細胞計數(shù)可以反映人體健康信息以及腦區(qū)之間的關(guān)聯(lián)等作用,但人工細胞計數(shù)耗時耗力,需要一種自動化的手段來幫助人類進行細胞計數(shù)。本論文從自動化細胞計數(shù)的研究角度,提出了一個自動化細胞計數(shù)的模型框架,能夠?qū)Χ喾N情況的細胞進行自動化計數(shù)工作。該模型框架分為兩個階段:召回階段、排序階段,召回階段的主要目的是濾除背景噪聲,保留真實細胞,去除背景噪聲的干擾,同時具備標(biāo)簽更新功能,該階段采用的分裂網(wǎng)絡(luò),在局部特征提取網(wǎng)絡(luò)中加入了由RNN提取的方向特征模塊,提高了分類性能;排序階段是...
【文章來源】:電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:61 頁
【學(xué)位級別】:碩士
【部分圖文】:
圖2-1兩名標(biāo)記人員前后兩次對同一批數(shù)據(jù)的標(biāo)記情況
電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文8標(biāo)記人員在這5張上的標(biāo)記數(shù)目。如圖3所示,這是第一次標(biāo)記結(jié)束后6名標(biāo)記人員在這同樣的5張測試細胞圖像標(biāo)記的結(jié)果。圖2-2所有標(biāo)記人員在5張細胞圖標(biāo)記數(shù)量情況例如,在圖像2-2的標(biāo)記數(shù)目中,6名標(biāo)記人員的標(biāo)記結(jié)果差異較大,最小標(biāo)記數(shù)為107,最高標(biāo)記數(shù)位177,有70個細胞的差異,即使是在細胞數(shù)量較少的圖像5中,最少標(biāo)記數(shù)目為26,最高標(biāo)記數(shù)目為37,也存在11個細胞的差異。這說明多人工標(biāo)記的熒光細胞圖像存在明顯的差異,這種差異帶來的結(jié)果可能直接造成數(shù)據(jù)集上的差異。例如,標(biāo)記人員1標(biāo)記了某個樣式的細胞,而標(biāo)記人員2可能并未標(biāo)注該樣式的細胞,雖然6名標(biāo)記人員都經(jīng)過統(tǒng)一的專家培訓(xùn),但是由于存在標(biāo)記的主觀因素,并且我們的細胞并不是體外培養(yǎng)的細胞,很多細胞并沒有清晰的輪廓以及足夠的亮度,這一點也給標(biāo)記人員帶來了很大的挑戰(zhàn),這些情況也就導(dǎo)致了標(biāo)記的誤判或者遺漏。表2-4對標(biāo)記人員之間的標(biāo)記偏差統(tǒng)計量圖像人員Image1Image2Image3…Image18Image19Image20平均值1-36.99%10.00%9.52%…18.56%10.53%3.64%16.21%2-417.65%25.45%8.96%…23.14%3.64%7.41%22.01%5-62.60%2.99%18.60%…27.65%13.33%17.65%11.33%同樣地,我們也希望得到不同個體之間對于同一幅圖像標(biāo)記的差異程度范圍有多大,這可能比分析個體內(nèi)的差異更能影響我們數(shù)據(jù)的質(zhì)量,因為我們的訓(xùn)練集就是由這6名標(biāo)記人員標(biāo)記產(chǎn)生的,很大程度上反映了數(shù)據(jù)內(nèi)的差異程度。比如
第二章人工標(biāo)記偏差分析9在圖A中被標(biāo)注過的細胞樣式,但可能未在圖B中進行標(biāo)注,當(dāng)圖像的細胞數(shù)量普遍較多的時候,這種標(biāo)記上的偏差很可能堆模型訓(xùn)練帶來不好的影響。如表2-4所示,分別統(tǒng)計了標(biāo)記人員1和3、標(biāo)記人員2和4、標(biāo)記人員5和6在每張測試圖像上的標(biāo)記偏差統(tǒng)計量。從3對人員標(biāo)記的偏差可以看出,不同個體間的偏差也存在較明顯的差異性,就以上述統(tǒng)計量來看,如標(biāo)記人員5和6的標(biāo)記相似性必定高于標(biāo)記人員2和4的相似性。不同個體間標(biāo)記的差異性勢必導(dǎo)致數(shù)據(jù)子集間的差異性,這也給我們是否能夠通過集成學(xué)習(xí)的思想提供了一個思路。表2-5個體與總體平均的偏差統(tǒng)計量圖像人員Image1Image2Image3…Image18Image19Image20平均值Person12.54%3.85%1.27%…6.16%5.81%5.08%5.27%Person214.09%20.88%11.39%…23.93%5.81%11.86%22.41%Person34.39%6.04%11.39%…13.03%4.65%8.47%15.88%Person42.54%2.20%18.99%…4.03%2.33%5.08%13.00%Person58.08%12.09%1.27%…25.83%2.33%5.08%13.38%Person65.31%8.79%18.99%…4.74%11.63%25.42%14.68%同時,我們統(tǒng)計了6位標(biāo)記人員在20副測試圖像上標(biāo)記數(shù)量與真值的平均偏差值,來反映個體的標(biāo)記水平情況。圖2-3.個體在20副圖像標(biāo)記上的偏差數(shù)據(jù)
本文編號:3235670
【文章來源】:電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:61 頁
【學(xué)位級別】:碩士
【部分圖文】:
圖2-1兩名標(biāo)記人員前后兩次對同一批數(shù)據(jù)的標(biāo)記情況
電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文8標(biāo)記人員在這5張上的標(biāo)記數(shù)目。如圖3所示,這是第一次標(biāo)記結(jié)束后6名標(biāo)記人員在這同樣的5張測試細胞圖像標(biāo)記的結(jié)果。圖2-2所有標(biāo)記人員在5張細胞圖標(biāo)記數(shù)量情況例如,在圖像2-2的標(biāo)記數(shù)目中,6名標(biāo)記人員的標(biāo)記結(jié)果差異較大,最小標(biāo)記數(shù)為107,最高標(biāo)記數(shù)位177,有70個細胞的差異,即使是在細胞數(shù)量較少的圖像5中,最少標(biāo)記數(shù)目為26,最高標(biāo)記數(shù)目為37,也存在11個細胞的差異。這說明多人工標(biāo)記的熒光細胞圖像存在明顯的差異,這種差異帶來的結(jié)果可能直接造成數(shù)據(jù)集上的差異。例如,標(biāo)記人員1標(biāo)記了某個樣式的細胞,而標(biāo)記人員2可能并未標(biāo)注該樣式的細胞,雖然6名標(biāo)記人員都經(jīng)過統(tǒng)一的專家培訓(xùn),但是由于存在標(biāo)記的主觀因素,并且我們的細胞并不是體外培養(yǎng)的細胞,很多細胞并沒有清晰的輪廓以及足夠的亮度,這一點也給標(biāo)記人員帶來了很大的挑戰(zhàn),這些情況也就導(dǎo)致了標(biāo)記的誤判或者遺漏。表2-4對標(biāo)記人員之間的標(biāo)記偏差統(tǒng)計量圖像人員Image1Image2Image3…Image18Image19Image20平均值1-36.99%10.00%9.52%…18.56%10.53%3.64%16.21%2-417.65%25.45%8.96%…23.14%3.64%7.41%22.01%5-62.60%2.99%18.60%…27.65%13.33%17.65%11.33%同樣地,我們也希望得到不同個體之間對于同一幅圖像標(biāo)記的差異程度范圍有多大,這可能比分析個體內(nèi)的差異更能影響我們數(shù)據(jù)的質(zhì)量,因為我們的訓(xùn)練集就是由這6名標(biāo)記人員標(biāo)記產(chǎn)生的,很大程度上反映了數(shù)據(jù)內(nèi)的差異程度。比如
第二章人工標(biāo)記偏差分析9在圖A中被標(biāo)注過的細胞樣式,但可能未在圖B中進行標(biāo)注,當(dāng)圖像的細胞數(shù)量普遍較多的時候,這種標(biāo)記上的偏差很可能堆模型訓(xùn)練帶來不好的影響。如表2-4所示,分別統(tǒng)計了標(biāo)記人員1和3、標(biāo)記人員2和4、標(biāo)記人員5和6在每張測試圖像上的標(biāo)記偏差統(tǒng)計量。從3對人員標(biāo)記的偏差可以看出,不同個體間的偏差也存在較明顯的差異性,就以上述統(tǒng)計量來看,如標(biāo)記人員5和6的標(biāo)記相似性必定高于標(biāo)記人員2和4的相似性。不同個體間標(biāo)記的差異性勢必導(dǎo)致數(shù)據(jù)子集間的差異性,這也給我們是否能夠通過集成學(xué)習(xí)的思想提供了一個思路。表2-5個體與總體平均的偏差統(tǒng)計量圖像人員Image1Image2Image3…Image18Image19Image20平均值Person12.54%3.85%1.27%…6.16%5.81%5.08%5.27%Person214.09%20.88%11.39%…23.93%5.81%11.86%22.41%Person34.39%6.04%11.39%…13.03%4.65%8.47%15.88%Person42.54%2.20%18.99%…4.03%2.33%5.08%13.00%Person58.08%12.09%1.27%…25.83%2.33%5.08%13.38%Person65.31%8.79%18.99%…4.74%11.63%25.42%14.68%同時,我們統(tǒng)計了6位標(biāo)記人員在20副測試圖像上標(biāo)記數(shù)量與真值的平均偏差值,來反映個體的標(biāo)記水平情況。圖2-3.個體在20副圖像標(biāo)記上的偏差數(shù)據(jù)
本文編號:3235670
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