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겹친 세포 분리를 위한 타원 근사 기반 알고리즘
An Ellipse Fitting based Algorithm for Separating Overlapping Cells 원문보기

한국정보통신학회 2012년도 춘계학술대회, 2012 May 26, 2012년, pp.909 - 912  

조미경 (동명대학교) ,  심재술 (영남대학교)

초록
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광학 현미경을 통해 일정한 시간 간격으로 얻은 세포 이미지들로부터 세포의 변화 과정을 관찰하여 어떻게 변화되어 가는지 자동적으로 추적하고 분석하는 것을 자동화된 세포 트래킹이라고 한다. 본 연구에서는 수 천 개 혹은 수 만개의 세포를 하나의 이미지에 포함함으로 크기가 매우 작아진 세포 클러스터를 분리하기 위한 타원 근사 기반의 알고리즘을 제안하고 개발하였다. 제안된 방법은 클러스터의 경계선을 추출하여 라인 세그먼트들로 분리한 다음 휴리스틱을 이용하여 라인 세그먼트들을 결합해 가며 근사 타원을 생성한다. 실험 결과 제안된 알고리즘은 두 개의 세포가 겹쳐진 클러스터의 경우 평균적으로 91%의 정확도로, 세개의 세포가 겹쳐진 클러스터의 경우 평균적으로 84%의 정확도를 가지도 클러스터를 분리해 주었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

An automated cell tracking system is automatically to analyze and track changes of cell behaviors in time-lapse cell images acquired from microscope in the cell culture. In this paper, we proposed and developed an ellipse fitting based algorithm for separating very small size overlapping cells in a ...

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는 다른 논문에서 사용하지 않은 크기가 매우 작은 세포 이미지를 위한 클러스터분리 알고리즘을 제안하고 개발하였다. 제안된 알고리즘은 타원 근사법을 기반으로 하며 분리된 세포의 개수에 대한 정확도가 Xiangzhi 등이 제안한 알고리즘보다 평균적으로 높았다.
  • 본 연구에서 사용한 그림 1의 세포 이미지에 Xiangzhi 등이 제안한 알고리즘[2]을 적용한 결과타원 근사 과정에서 오류가 발생하여 근사 타원을 생성하지 못하는 라인 세그먼트들이 많았다. 본 연구에서는 세포의 크기가 작은 경우에도 오류 없이 타원 근사 작업을 수행할 수 있도록 라인 세그먼트를 결합하여 근사 타원을 구해주는 클러스터 분리 알고리즘을 제안한다.
  • 본 연구에서는 타원 근사법(ellipse fitting)을 이용한 세포 분리 알고리즘을 제안하고 구현하였다. 현재까지 제안되어 있는 기존의 세포분리 방법과 제안한 방법의 차이점은 처리하는 세포 이미지의 크기에 있다.
  • 세포 이미지들에 대해 전처리 과정을 거친 후 두 개 이상의 세포가 겹쳐진 클러스터만을 분류하여 본 논문에서 제안한 클러스터 분리 알고리즘을 적용하였다. 사용된 세포 이미지는 그림 1과 같이 크기가 매 우 작으므로 클러스터 분리 결과를 정확히 확인하기 위하여 결과를 확대하였다.

가설 설정

  • 세포나 클러스터 C는 한 개 이상의 라인 세그먼트 li로 구성되며 li는 여러 개의 점들 pij로 구성된다. C는 m개의 라인 세그먼트로 구성되고 li는 s개의 점들로 구성된다고 가정한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
광학현미경을 통해 얻은 세포 이미지에서 세포의 행동들을 분석하는 것은 어떤 분야에서 중요한 연구분야인가? 세포(cell)는 배양과정에서 시간이 경과함에 따라 변화 혹은 변형되는데 광학현미경을 통해 얻은 세포 이미지에서 이러한 세포의 행동들을 분석하는 것은 생물학이나 의학에서 중요한 연구분야 중 하나이다[1]. 일정한 시간 간격으로 광학현미경을 통해 얻은 세포 이미지들로부터 세포의 변화 과정을 관찰하여 어떻게 변화되어 가는지 자동적으로 추적하고 세포의 행동들을 분석하는 것을 세포 트래킹이라고 한다[1].
자동화된 세포 트래킹에 대한 연구를 활용한 예시는? 최근 들어 자동화된 세포 트래킹에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있는데 이는 활용 분야가 다양하기 때문이다. 예를 들어, 줄기 세포의 경우 환경과 자극에 따라 특정한 기능을 지닌 세포로 분화하게 되는데 줄기 세포의 성장 인자의 작용 메커니즘이나 유도 과정을 자동화된 세포 트래킹 시스템으로 관찰할 수 있다.
최근 자동화된 세포 트래킹에 대한 연구가 활발한 이유는? 일정한 시간 간격으로 광학현미경을 통해 얻은 세포 이미지들로부터 세포의 변화 과정을 관찰하여 어떻게 변화되어 가는지 자동적으로 추적하고 세포의 행동들을 분석하는 것을 세포 트래킹이라고 한다[1]. 최근 들어 자동화된 세포 트래킹에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있는데 이는 활용 분야가 다양하기 때문이다. 예를 들어, 줄기 세포의 경우 환경과 자극에 따라 특정한 기능을 지닌 세포로 분화하게 되는데 줄기 세포의 성장 인자의 작용 메커니즘이나 유도 과정을 자동화된 세포 트래킹 시스템으로 관찰할 수 있다.
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