Охарактеризовать объект по каким-либо признакам его строения

Добрый день!
Стоит задача охарактеризовать объект по каким-либо признакам его строения.

Есть графики (построенные по набору расстояний от центра объекта к каждой точке его периметра) для объектов известных нам типов, каждому типу присущи свои особенности формы (всевозможные ямки и т.д.). У некоторых типов могут присутствовать сразу несколько особенностей.

Как научить программу искать эти особенности, если они могут проявляться на разных масштабах?
Какие-то маски накладываются растягивающиеся или как?

Примеры:

Миниатюры

   

0

gumi250, нельзя) задачи ставлю не я, а мой научник, в том семестре одна, в этом такая)

0

Ну тогда я бы на вашем месте не старался решить эту задачу нормально, а решил бы ее для галочки, как попроще. Например, можно разложить график в ряд Фурье и посмотреть соотношение частот, это довольно просто.

0

что бы определиться с особенностями присущими типам можно пойти двумя путями:
1 особенности находит человек и скармливает программе
2 в программу закладываются несколько кривых и она начинает искать в них общие части. процедура поиска примерна такая же - выделяется участок кривой (с разным началом и разного размера) - кандидат на особенность. приводится в безразмерный вид и ищется во всех остальных образцах. если он найден во всех - это и есть нужная нам особенность. кроме того найденные куски должны иметь максимальную длину и не пересекаться - по идее это убережет от особенностей внутри особенностей

0

Сообщение от vxg кандидат на особенность. приводится в безразмерный вид и ищется во всех остальных образцах. если он найден во всех

ну участок все равно не идентичен такому-же на другом графике, думаете, что при приведении его к безразмерному, он наткнется на что-нибудь?
Вот, например, оба графика 7го типа, получится программно эти две ямки засчитать за одну особенность?

Как в принципе выглядит алгоритм сравнения размерного графика полной клетки с безразмерным участком с особенностью? если он просто растягивается, то я не очень уверен в том, что попадется такой момент, чтоб без какого-либо допуска все совпало? или нужно ввести допустимое СКО одной кривой от другой? а допуск подгонять? если так, то тогда может руками проще выделять особенности, а программа пусть пишет данные и, когда наберет все, считает по ним "эталон" особенности, а за допустимое отклонение возьмем интервал между графиками, наиболее удаленными вверх и вниз?

Миниатюры

 

0

наложение кривых конечно же никогда не сможет быть точным - про то что нужен допуск (предельное абсолютное отклонение или иной критерий) писалось с самого начала.
сравнение выглядит следующим образом. представьте что перед нами анализируемый график и прозрачная резиновая бумажка с нарисованным на ней графиком особенности. мы начинаем елозить этой бумажкой по графику растягивая и сужая ее пока не обнаружим нечто почти совпадающее с тем что на ней изображено. допуск можно получить либо экспертным путем (человек посмотрел и решил) либо погонять программу на разных допусках посмотрев какой из них дает лучшие результаты.

1

Сообщение от vxg мы начинаем елозить этой бумажкой по графику растягивая и сужая ее пока не обнаружим нечто почти совпадающее с тем что на ней изображено.

Довольно трудоемкий процесс в плане вычислений. На большом объеме данных это может оказаться весьма критично. Не лучше ли анализировать соотношения значений пиков и соотношения расстояний между ними? Тогда масштаб теряет значение и растягивать по-разному шаблон не надо.

0

Итак.попытка реализации.
Возьмем моноциты, там есть особенность строения, что-то вроде "скручивание ядра", которое на графике отображается ямкой, с острым углом. В картинках есть пару клеток, неправильно сегментированные, это я подправлю.

Идея (основанная на возможностях) такая:
1)строим графики всех клеток так, что бы минимальная точка графика (дно этой ямки) находилось у всех в одном пикселе.
2)выводим в разных цветах 2-3 графика, в ручную определяем границы "особенности" строения
3)считаем эталон и определяем допуск
4)приводим эталон к безразмерному виду и пытаемся найти особенность на клетках, их которых она получилась.

Тут такие вопросы:
1)у каждой клетки длина особенности будет своя, не получится ли эталонная кривая непохожа на то, с чего мы ее строим?
2)как учесть допуск исходя из вопроса 1? может получиться, что на каких-то точках (например начало склона) его не будет, т.к. ,предположим, что у одной клетки склон длиннее чем у всех?
3)Или стоит брать одинаковую длину у всех клеток, но опять же просуммировав тот самый длинный склон с горизонтальными прямыми, мы его потеряем?

0

Примеры моноцитов.

Вложения

Моноцит 7.rar (1.48 Мб, 5 просмотров)

0

Сообщение от BRcr Не лучше ли анализировать соотношения значений пиков и соотношения расстояний между ними

Т.е. мы может пропустить не интересующие нас моменты? например если ищем ямку, пропускаем горизонтальные участки,так?

0

Сообщение от Sor например если ищем ямку, пропускаем горизонтальные участки,так?

Ну, да. Такой горизонтальный участок при анализе отпадет автоматом, так как расстояние между пиками на нем очень велико.
При анализе кривой мы один раз смотрим все ее точки и составляем график соотношений, содержащий на порядки меньше информации, нежели чем массив точек кривой. Соответственно, и анализ такого графика будет куда проще. Если, к примеру, особенность, что мы ищем, выражается во взаимном расположении около пяти пиков(ямка - края и дно, плюс промежуточные пики, характеризующие возможную непрямолинейность стенок ямки), то на графике соотношений кривой мы уже целенаправлено ищем пик за пиком и смотрим, что следует за ним.

1

моноцит... ни за что бы не догадался что на всех фото родственные объекты... разве что по цвету сходство... и это вывод мозга - довольно сообразительной штуки... а программа она вообще у виска покрутит... тут надо что то другое или я не туда смотрю...

0

да там сегментация не очень еще.
вот, я отсегментировал нормально.

и для общей картины восприятия еще пару лимфоцитов. я к тому, что клетки разные по форме.

Вложения

	выборка лимфоцитов.rar (991.0 Кб, 6 просмотров)
	Моноцит segm.rar (1.23 Мб, 6 просмотров)

0

• Вы забыли, что наличие повторяюшегося участка кривой в группе вообщемто не совсем достаточно для признака. В простом случае (к которому вы хотите придти), такого участка еще не должно встречаться в других группах!
• Может быть более сложный случай, так скажем нескольких признаков. Например, и у животных и у насекомых есть рога (корова, улитка) и ноги (корова, муравей) и хвост (корова, скорпион). При этом существую животные и насекомые без рогов или без ног или без хвостов. По одному признаку определить где кто невозможно, но по нескольким можно. Сразу и рога, ноги и хвост могут быть только у животных (коров). А отсутствие рогов, ног и хвоста может быть только у насекомых (червяки) (про змей забываем). Если есть рога, но нет хвоста и ног значит улитка, и т.д.
• Я полагаю, вы действуете так: Выделяете на рисунке клетку, находите ее центр масс, и из этого центра масс испускаете лучи к краям клетки. А потом строите график х-угол луча, у-расстояние от края клетки до центра масс. Так? Если так то вопрос: Данный подход корректен при выпуклой форме клетки. Но когда есть вогнутости (Моноцит segm\23 моноцит или Моноцит segm\9 моноцит), то луч исходящий из центра масс может пересекать край клетки в двух и более местах! У вас на графике луч всегда пересекает контур клетки в одном месте. Как так? Если вы берете одно пересечение (ближнее или дальнее), то фактически вы неправильно описываете форму клетки. Ваш график не будет корректно описывать форму клетки и шаманство с графиками далее бессмысленны!
• А можно выложить изображения других клеток? И как мне их сопоставить с нумерацией графиков? Моноцит, это какой номер группы графиков?

0

относительно невыпуклых кривых - можно представить кривую в параметрической форме
x = x(t)
y = y(t)
t - расстояние по кривой от ее начала до текущей точки
и вычислять ее кривизну (отношение угла поворота касательной к кривой к приращению длины кривой)
k = |x' y'' - x'' y'| / (x'² + y'²)^3/2
тогда все проблемы с невыпуклостью и даже самопересечением решаться зато добавиться проблема с точностью вычисления производных и тем более вторых производных по экспериментальным данным - эти данные должны быть как можно менее зашумлены как можно более обширны и быть дважды непрерывно дифференцируемой

Добавлено через 3 минуты
про новые моноциты и лимфоциты. единственное что выдает мозг: моноциты имеют форму подковы (облако с заливом) а лимфоциты имеют круглую форму. анализом кривых тут и не пахнет. скорее подойдет поиск облаков точек и анализ областей их стыковки или что то вроде того.

1

x = x(t) y = y(t) t - расстояние по кривой от ее начала до текущей точки и вычислять ее кривизну (отношение угла поворота касательной к кривой к приращению длины кривой) k = |x' y'' - x'' y'| / (x'2 + y'2)3/2

Вы хотите построить кривую k(t) ? А еще можно проще, построить кривую R(t), где R - расстояние до центра массы.

моноциты имеют форму подковы (облако с заливом) а лимфоциты имеют круглую форму. ... скорее подойдет поиск облаков точек и анализ областей их стыковки или что то вроде того.

На первый взгляд да. Но стоит вспомнить про оставшиеся 8 типов клеток и мы понимаем что не все так просто.

0

Сообщение от gumi250 Вы забыли, что наличие повторяюшегося участка кривой в группе вообщемто не совсем достаточно для признака. В простом случае (к которому вы хотите придти), такого участка еще не должно встречаться в других группах!

он может и встречаться в других, но не во всех, тогда этот метод сузит область сравнения с базой.

Сообщение от gumi250 Может быть более сложный случай, так скажем нескольких признаков

несомненно. просто я хотел бы для себя определить алгоритм работы с одним признаком хотя бы, что бы потом уже не обращаться за помощью.

Сообщение от gumi250 Я полагаю, вы действуете так: Выделяете на рисунке клетку, находите ее центр масс, и из этого центра масс испускаете лучи к краям клетки. А потом строите график х-угол луча, у-расстояние от края клетки до центра масс. Так? Если так то вопрос: Данный подход корректен при выпуклой форме клетки. Но когда есть вогнутости (Моноцит segm\23 моноцит или Моноцит segm\9 моноцит), то луч исходящий из центра масс может пересекать край клетки в двух и более местах! У вас на графике луч всегда пересекает контур клетки в одном месте. Как так? Если вы берете одно пересечение (ближнее или дальнее), то фактически вы неправильно описываете форму клетки. Ваш график не будет корректно описывать форму клетки и шаманство с графиками далее бессмысленны!

В предыдущем семестре я учел, что есть вогнутые объекты.
Алгоритм такой: от центра клетки к каждой точке на ее границе последовательно считаем расстояние по евклидовой метрике (как гипотенузу прямоугольного угла). этот метод не сбоит.

Сообщение от gumi250 А можно выложить изображения других клеток? И как мне их сопоставить с нумерацией графиков? Моноцит, это какой номер группы графиков?

моноцит это 7. но для моноцитов, которыя я выложил во второй раз нужно перерисовать графики, т.к. я до конца убрал цитоплазму из изображения. вечером выложу все клетки тогда.

0

признак может и встречаться в других, но не во всех, тогда этот метод сузит область сравнения с базой.

Вы как то определитесь чего хотите быстрее или точнее? Если быстрее то да, пойдет. Если точнее, то не получится. Т.к. конечный метод сравнения все равно будет как и раньше, а стало быть точность не изменится. Если нынешняя точность вас не устраивает, то и смысла от такого подхода нет.

В предыдущем семестре я учел, что есть вогнутые объекты. Алгоритм такой: от центра клетки к каждой точке на ее границе последовательно считаем расстояние по евклидовой метрике (как гипотенузу прямоугольного угла). этот метод не сбоит.

Что на ваших грфиках идет по Х и что по Y?

А вы не пробовали поговорить со своим научным руководителем? Он же руководитель, а это подразумевает не только выдачу невыполнимого задания, но и осуществления руководства, т.е. помощи в глобальных вопросах. Т.е. если студент не знает, как сделать курсовую (диплом) и "уперся в стену", руководитель должен подсказать выход, это его работа.

0

Сообщение от gumi250 как то определитесь

да я хочу выжать по-полной, если не получится по особенностям определить тип сразу, то буду делать сужение сравнения просто. в идеале, конечно, я б хотел по особенностям все определять, без какой либо базы вообще.

Сообщение от gumi250 Что на ваших грфиках идет по Х и что по Y?

по у идет расстояние от центра масс до i-ой точки периметра, по х идут порядковые номера этих точек (i). точки не повторяются и идут последовательно одна за одной по часовой стрелке, так если бы мы пальцем вели по периметру объекта, учитывая все выпуклости и ямки. тут все налажено и проверено) Нюанс 1- не известно где именно стартует обход объекта, но для данной задачи это и не важно, все равно потом под всеми углами все сравнивается.

Добавлено через 4 минуты
gumi250, с руководителем я разговаривал, он генерирует, но не занимается их реализацией, поэтому некоторые вещи (например быстродействие) он не может учитывать.
я просто не считаю, что зашел в тупик, в таких ситуациях и идет процесс образования, и он не должен ограничиваться мнением одного руководителя. поэтому я рад, что есть возможность спросить у вас и других людей с большим опытом, и своими идеями.

Добавлено через 9 минут
Пока не буду выкладывать ядра. посмотрел повнимательнее, не устраивает меня их сегментация (для того семестра не столь она играла роль). отсегментирую, перестрою пару графиков и тогда выложу все.

0

Сообщение от gumi250 А еще можно проще, построить кривую R(t)

- нет, не думаю что проще и правильнее. потому что центр масс в случае клетки это все таки довольно произвольная точка которая гуляет. характер извивания кривой думаю будет адекватнее представлять особенность даже если клетка сокращается. кроме того мы сразу получаем безразмерный вариант приводя все кривые к виду k(t). как видно автор шел похожим путем. правда у него вместо параметра шел порядковый номер точки. если расстояния между точками постоянные, то это фактически параметрический вид уравнения. ну и кривизну он не вычислял ограничившись масштабированием.

1

я просто не считаю, что зашел в тупик, в таких ситуациях и идет процесс образования, и он не должен ограничиваться мнением одного руководителя. поэтому я рад, что есть возможность спросить у вас и других людей с большим опытом, и своими идеями.

Рано или поздно придется показать результат и слова: "я старался, но у меня не получилось", не пройдут. У вас будет что показать?

потому что центр масс в случае клетки это все таки довольно произвольная точка которая гуляет. характер извивания кривой думаю будет адекватнее представлять особенность даже если клетка сокращается. кроме того мы сразу получаем безразмерный вариант приводя все кривые к виду k(t). как видно автор шел похожим путем. правда у него вместо параметра шел порядковый номер точки. если расстояния между точками постоянные, то это фактически параметрический вид уравнения. ну и кривизну он не вычислял ограничившись масштабированием.

Автор, пошел не вашим а моим путем, т.к. он строил не k(t), а R(t). У каждого метода есть недостатки. В вашем методе недостаток - шум. А еще если внимательно взглянуть на картинку (при пиксельном разрешении), то можно увидеть что из-за наличия пикселей угол кривизны периметра не любой, а кратен 45 градусам. Вы все еще уверены в применимости вашего метода?

Расстояние между точками периметра одинаковое? Можно ли порядковый номер точки перевести в расстояние (хотя бы относительное от 0 до 1)?

1