Algorytm segmentacji mikroskopowych obrazów okrzemek w preparatach z zanieczyszczeniami osadowymi

Abstract

In the paper a new, robust to artefacts, method of microscopic diatom image segmentation has been presented. Images are acquired in grey-levels using bright field microscopy from specimens with impurities such as dust specks, debris or sand crystals. The method assumes superposition of images from different focal planes including diatom surface ornamentation and boundaries. Diatom object contours are detected using Canny filtering and their background regions are extracted independently applying bottom hat filtering and morphological reconstruction. Contour gaps are filled by linking of all contour ends inside of individual diatom background regions. To distinguish regularly shaped objects of diatoms from artefacts, contour curvatures, symmetry axes and centres are verified for each segmented object. Directional ornamentation of diatom frastules (if present) is detected by histogram analysis of phase images inside of individual region masks.

W artykule zaprezentowano nową, odporną na artefakty, metodę segmentacji obrazów mikroskopowych okrzemek. Obrazy te pobiera się w skali szarości, w jasnym polu widzenia mikroskopu, z preparatów zawierających zanieczyszczenia takie jak drobinki kurzu, okruchy skorupek lub kryształy piasku. Metoda ta zakłada składanie obrazów pochodzących z różnych płaszczyzn ostrości, zawierających odpowiednio ornamentację powierzchni i kontury okrzemek. Krawędzie obiektów okrzemek wykrywa się przy pomocy filtracji Canny'ego, a ich obszary są wydobywane niezależnie przy zastosowaniu transformaty 'czarnego cylindra' i rekonstrukcji morfologicznych. Przerwania konturów podlegają uzupełnieniu poprzez połączenie ich końców wewnątrz poszczególnych obszarów okrzemek. Aby rozróżnić obiekty skorupek o regularnych kształtach od artefaktów sprawdza się krzywizny konturów, osie i środki symetrii. Kierunkowość ornamentacji skorupek okrzemek, jeśli występuje, jest rozpoznawana poprzez analizę histogramów obrazów fazowych wewnątrz masek poszczególnych obiektów.