生醫2023.02.17

技術筆記|AI 細胞計數:只有一張原始影像,也能訓練出可用的模型

從一張影像切出 5 張、旋轉 10 次,產生 50 張訓練樣本;30 張影像、500 個標註即可訓練物件偵測模型。傳統影像處理則在 6 秒內數完 1,637 顆細胞。

技術筆記|AI 細胞計數:只有一張原始影像,也能訓練出可用的模型

細胞計數常見的困擾是:樣本少、細胞會黏在一起、人工數又慢又累。辰祥曾為研究單位測試兩種做法:傳統影像處理與 AI 深度學習。

做法一:傳統影像處理

  • 200 倍影像:總數 1,637 顆、平均面積 312 像素、面積佔比 45.7%,計算時間 5.86 秒
  • 100 倍影像:總數 9,634 顆、平均面積 57 像素、面積佔比 44.5%,計算時間 20.78 秒

同時輸出細胞面積佔比,可用來追蹤培養的匯合度。

做法二:AI 深度學習

  1. 產生樣本:原始影像只有一張,從中隨機切出 5 張 500 × 400 的影像,各隨機旋轉 10 次,共產生 50 張樣本
  2. 標註影像:人工標註每一顆細胞,物件偵測模型使用 30 張影像、約 500 個標註
  3. 訓練模型:觀察訓練曲線、調整參數使模型最佳化
  4. 驗證模型:載入未參與訓練的影像,依結果回頭調整訓練樣本

模型訓練完成後,也可以讓 AI 先自動標註,再由人工檢查,標註速度會越來越快。

怎麼選

細胞分散、對比清楚時,傳統影像處理快又穩;細胞重疊、形態多變時,AI 模型更有彈性。兩者也可以並用:先用影像處理快速篩選,再用 AI 處理困難區域。

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