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Point2Mask: Ein schwach überwachter Ansatz zur Zellsegmentierung unter Verwendung von Punktanmerkungen

Andreas Dengel & Sheraz Ahmed Rickard Sjögren Johan Trygg Timothy R Jackson Christoffer Edlund Mohsin Munir Mohammadmahdi Koochali Fabian Schmeisser Nabeel Khalid

Zusammenfassung

Die Identifizierung von Zellen in mikroskopischen Bildern stellt einen entscheidenden Schritt im Bereich der bildbasierten Zellbiologie dar. Die Zellen-Instanzsegmentierung ermöglicht es, Form, Struktur, Gestalt und Größe von Zellen detailliert zu untersuchen. Deep-Learning-Ansätze zur Zellen-Instanzsegmentierung beruhen auf Segmentierungsmasken für jede einzelne Zelle, was eine zeitaufwendige und kostspielige Aufgabe darstellt. In der Zellbiologie steht eine große Menge an unbeschrifteten mikroskopischen Daten zur Verfügung; aufgrund der aufwendigen und kostspieligen Annotationen, die für die Zellen-Instanzsegmentierung erforderlich sind, wird das volle Potenzial dieser Daten bisher jedoch nicht ausgeschöpft. In dieser Arbeit wird ein schwach überwachter Ansatz vorgestellt, der die Zellen-Instanzsegmentierung ausschließlich anhand von Punkt- und Rechteckannotationen durchführen kann. Dadurch wird der Aufwand für die Annotation erheblich reduziert. Der vorgeschlagene Ansatz wird an einem Benchmark-Datensatz, dem LIVECell-Datensatz, evaluiert. Hierbei erreicht er bei Verwendung lediglich eines Rechtecks und zufällig generierter Punkte pro Zelle eine mittlere Genauigkeit (mean average precision) von 43,53 % – ein Ergebnis, das der Leistung eines vollständig überwachten Segmentierungsverfahrens entspricht, das mit vollständigen Segmentierungsmasken trainiert wurde. Zudem ist die Annotation mit Rechtecken und Punkten 3,71-mal schneller als die vollständige Maskenannotation.


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