Caratterizzazione delle immagini radar meteorologiche, identificare le deformità dei gusci dei molluschi dovute agli inquinanti o classificare una collezione di insetti in base alla loro forma alare sono alcune delle applicazioni di VisioBioShaper, un innovativo programma di elaborazione di immagini biologiche per consentire la descrizione automatica di forme e contorni, progettato dagli esperti Biel Stela e Antonio Monleón-Getino, dalla Sezione Statistica del Dipartimento di Genetica, Microbiologia e Statistica dell'Università di Barcellona.

Un articolo pubblicato sulla rivista scientifica Giornale della biblioteca ad accesso aperto (OALib) descrive le proprietà del nuovo programma VisioBioShaper, basato sulla fisica delle onde sonore e applicabile a qualsiasi campo di studio che richieda la caratterizzazione dell'elaborazione delle immagini (ecologia, zoologia, meteorologia, eccetera.).

Identificazione delle immagini con il linguaggio di programmazione R

Generalmente, i team scientifici utilizzano un'ampia gamma di programmi durante l'attività di ricerca, ma non utilizzano quelli incentrati sull'elaborazione di immagini biologiche. Al giorno d'oggi esistono programmi di grande interesse utilizzati per diversi motivi –dall'acquisizione di immagini al trattamento dei dati per ottenere risultati- ma richiedono conoscenze specifiche e, Inoltre, di solito sono esclusivi e hanno un costo elevato.

"L'obiettivo del pacchetto VisioBioShape per R è aggiungere funzioni al linguaggio di programmazione R, che è un ambiente di programmazione gratuito per l'informatica e la grafica statistica utilizzato dalla comunità scientifica e tecnica di tutto il mondo", afferma il professor Antonio Monleón-Getino, membro del Gruppo di Ricerca in Biostatistica e Bioinformatica (GRBIO), membro del team della piattaforma Bioinformatics Barcelona (BIB).

"R è raccolto e realizzato in un'ampia gamma di Unix, piattaforme Windows e MacOS" continua Monleón-Getino. "Pertanto, i ricercatori che usano questo linguaggio R per il trattamento dei dati non devono entrare in un altro linguaggio o programma che può essere più complesso per quanto riguarda questo tipo di analisi delle immagini".

VisioBioShapeR:descrivere il contorno con le armoniche

La tecnica utilizzata dagli esperti si basa sul campo del trattamento del suono, un campo in cui le onde acustiche sono descritte con una serie di semplici armoniche. "Succede lo stesso con il contorno:la descrizione di un'"onda" che si adatta al contorno e le armoniche di questa onda sono usate come descrittori. Con i descrittori ottenuti, possiamo effettuare diverse analisi sulla variazione di contorno. Utilizzando il programma VisioBioSpaher, i computer identificano i contorni ascoltando le forme" dice Biel Stela, esperto in programmazione e identificazione automatica di immagini, e primo autore dell'articolo.

Il concetto di ascolto di queste forme deriva dalla rappresentazione di informazioni di immagini con armoniche e il loro coefficiente. Con questo, il computer può lavorare su una rappresentazione numerica del contorno, dove ogni armonica è un tratto. Secondo gli autori, questa metodologia consente la classificazione con algoritmi di apprendimento automatico.

VisioBioShapeR si basa sul metodo del descrittore di Fourier (MDF), una tecnica ampiamente utilizzata nel campo delle telecomunicazioni e dell'informatica. Questa tecnologia, applicato per la prima volta negli anni ottanta, per la descrizione del contorno, è stato inizialmente utilizzato per identificare i caratteri scritti a mano. Ora il suo campo di utilizzo si è esteso a diversi campi della visione artificiale.

Questo nuovo programma ne consente l'utilizzo durante il processo di ricerca da parte degli utenti che conoscono il linguaggio di programmazione R. Inoltre, gli strumenti di analisi delle immagini sono integrati nel lavoro in modo molto accessibile e facile.

La maggior parte dei formati è leggibile da R, una caratteristica che consente l'applicazione di VisioBioShaper. Questo sistema richiede che il contenuto dell'immagine sia binario, questo è, deve avere due pixel (uno per lo sfondo e l'altro per la descrizione dell'oggetto). Per passare da un'immagine a colori a un'immagine binaria, è necessario utilizzare un valore di soglia. Secondo le caratteristiche dell'immagine, questo può essere un processo complesso che richiede un programma specializzato per il trattamento dell'immagine. Secondo gli autori, "VisioBioShapeR può essere utilizzato per studiare qualsiasi organismo o oggetto che può essere caratterizzato dal suo ambiente".

Gli autori stanno attualmente collaborando con il gruppo GAMA (Group on Meteorological Hazard Analysis) dell'Università di Barcellona e Servei Meteorològic de Catalunya per creare un modello in grado di identificare le forme dei radar meteorologici in tempo reale, migliorare la conoscenza del ciclo di vita delle tempeste.