Segmentation of Membrane-Stained Cells in Image Data of Organoids

Bc. Bruno Petrus

Bachelor's thesis

Anotácia:

V tejto práci je prezentovaný dvojkrokový proces spracovania obrazu, ktorý má za cieľ segmentovať obrazové dáta organoidov. Tieto dáta obsahujú dva obrazové kanály, v jednom sú ofarbené membrány buniek a v druhom jadrá buniek. V prvej fáze sa vytvorí hrubá segmentácia jednotlivých buniek pomocou analýzy Laplaceovho operátora a watershed algoritmu v kanáli s ofarbenými membránami. V druhej fáze je segmentácia projektovaná do druhého kanálu, kde je spresnená pomocou lokálneho gradientového prahovania. Úspešnosť tohto procesu je vyhodnotená pomocou manuálne anotovaného datasetu a sústredí sa na presnosť segmentácie a čas behu programu. K práci je okrem programu, vyvinutého v Pythone, priložená aj dokumentácia, ako ho používať.

Abstract:

In this thesis, we present a two-stage image analysis pipeline for segmenting membrane-stained and nuclei-stained image data of organoids captured using a fluorescence microscope. In the first stage, a coarse segmentation of individual cells in the membrane channel is obtained by analysing the Laplacian operator's response and watershed-driven tesselation. In the second stage, the coarse segmentation is projected into the nuclear channel, and individual nuclei regions are refined via local gradient thresholding. The performance of the developed pipeline is evaluated using a representative, manually annotated dataset, with a focus on detection and segmentation accuracy, and execution time. The developed pipeline is implemented in Python and complemented with a detailed documentation of its usage.

Keywords

segmentation, image processing, scikit-image, watershed, thresholding, fluorescence microscopy, zero-crossing

Jazyk práce: English

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 18. 5. 2023

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 27. 6. 2023
• Vedúci: doc. RNDr. Martin Maška, Ph.D.
• Oponent: doc. RNDr. Pavel Matula, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Informatics

Bachelor programme / odbor:
Informatics / Informatics