Caracterizando imagens de radar meteorológico, identificar deformidades de conchas de moluscos devido a poluentes ou classificar uma coleção de insetos de acordo com o formato de suas asas são algumas das aplicações do VisioBioShaper, um programa inovador de processamento biológico de imagens para permitir a descrição automática de formas e contornos, desenhado pelos especialistas Biel Stela e Antonio Monleón-Getino, da Seção de Estatística do Departamento de Genética, Microbiologia e Estatística da Universidade de Barcelona.

Um artigo publicado em revista científica Diário da Biblioteca de Acesso Aberto (OALib) descreve as propriedades do novo programa VisioBioShaper, com base na física das ondas sonoras e aplicável a qualquer campo de estudo que requeira caracterização do processamento de imagem (ecologia, zoologia, meteorologia, etc.).

Identificando imagens com a linguagem de programação R

Em geral, as equipes científicas utilizam uma ampla gama de programas durante a atividade de pesquisa, mas não utilizam aqueles voltados para o processamento biológico de imagens. Hoje em dia existem programas de grande interesse utilizados por diversos motivos - desde a aquisição de imagens até o tratamento dos dados para obtenção de resultados - mas que requerem conhecimentos específicos e, além do que, além do mais, geralmente são exclusivos e de alto custo.

“O objetivo do pacote VisioBioShape para R é adicionar funções à linguagem de programação R, que é um ambiente de programação gratuito para computação e gráficos estatísticos utilizado pela comunidade científica e técnica mundial ", afirma o professor Antonio Monleón-Getino, membro do Grupo de Pesquisa em Bioestatística e Bioinformática (GRBIO), membro da equipe da plataforma Bioinformática Barcelona (BIB).

"R é reunido e executado em uma ampla gama de Unix, Plataformas Windows e MacOS "continua Monleón-Getino." Portanto, pesquisadores que usam essa linguagem R para tratamento de dados não precisam entrar em outra linguagem ou programa que pode ser mais complexo em relação a esse tipo de análise de imagens ”.

VisioBioShapeR:descrevendo contorno com harmônicos

A técnica utilizada pelos especialistas baseia-se na área do tratamento sonoro, um campo no qual as ondas acústicas são descritas com uma série de harmônicos simples. "Acontece o mesmo com o contorno:a descrição de uma" onda "que se adapta ao contorno e os harmônicos dessa onda são usados ​​como descritores. Com os descritores obtidos, podemos realizar várias análises sobre a variação do contorno. Usando o programa VisioBioSpaher, computadores identificam os contornos ouvindo as formas ", diz Biel Stela, especialista em programação e identificação automática de imagens, e primeiro autor do artigo.

O conceito de ouvir essas formas vem da representação de informações de imagens com harmônicos e seus coeficientes. Com isso, o computador pode trabalhar em uma representação numérica do contorno, onde cada harmônico é um traço. De acordo com os autores, esta metodologia permite a classificação com algoritmos de aprendizagem automática.

VisioBioShapeR é baseado no método descritor de Fourier (MDF), uma técnica amplamente utilizada no campo das telecomunicações e da ciência da computação. Esta tecnologia, aplicado pela primeira vez na década de oitenta, para descrição do contorno, foi usado primeiramente para identificar caracteres manuscritos. Agora, seu campo de uso se espalhou para diferentes campos da visão de máquina.

Este novo programa permite sua utilização durante o processo de pesquisa por usuários que conheçam a linguagem de programação R. Além disso, as ferramentas de análise de imagens integram-se ao trabalho de forma muito acessível e fácil.

A maioria dos formatos são legíveis por R, característica que possibilita a aplicação do VisioBioShaper. Este sistema requer que o conteúdo da imagem seja binário, isso é, ele deve ter dois valores de pixel (um para o fundo e outro para a descrição do objeto). Para ir de uma imagem colorida a uma imagem binária, é necessário usar um valor limite. De acordo com as características da imagem, este pode ser um processo complexo que requer um programa especializado para o tratamento da imagem. De acordo com os autores, “VisioBioShapeR pode ser usado para estudar qualquer organismo ou objeto que possa ser caracterizado pelo seu ambiente”.

Os autores estão atualmente colaborando com o grupo GAMA (Grupo de Análise de Riscos Meteorológicos) da Universidade de Barcelona e Servei Meteorològic de Catalunya para criar um modelo capaz de identificar formas de radares meteorológicos em tempo real, para melhorar o conhecimento do ciclo de vida das tempestades.