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Automatic optimization of deep learning models and reconstruction of training data for microscopic image processing

深度学习模型的自动优化和显微图像处理训练数据的重建

基本信息

批准号：
22K12270
负责人：
東裕介
金额：
$ 1.33万
依托单位：
Institute of Physical and Chemical Research
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本研究では、生物学研究における深層学習の利用促進のため、顕微鏡画像処理の自動化を目指す。そのため、深層学習モデルを自動最適化する方法と学習データ自動構築方法を開発する。開発目標として挙げていた３種類の深層学習モデル（セグメンテーション、機能拡張、分類）のうち２種類について、自動最適化方法を構築した。具体的には、機能拡張モデルの一つであるCAREと、セグメンテーションモデルであるCellpose、StarDistについて、ハイパーパラメータを最適化し、適用画像に最適なモデルを自動的に構築する方法を開発した。線虫C. elegans胚の顕微鏡画像を用いてCAREによる画像修復を評価したところ、本手法を用いない場合多くのアーティファクトが生じたのに対し、本手法を適用した場合はそれらが生じないことがわかった。また、Cellpose、StarDistにおいても、目視による画像解析と同様の結果を得られることが分かった。本手法が、生物学研究に有用であることを示すため、開発手法を用いて画像処理パイプラインを構築し、線虫C. elegans胚52個体の発生における細胞形態変化を定量解析した。個体間で比較することにより、細胞の形態変化には高い再現性と固有性があることを発見した。また、個体差の細胞間の違いについて評価したところ、系統、世代、細胞間コンタクトなどの複数の要因によって決定されていることが明らかとなった（Azuma et al., 2023）。以上の研究により、深層学習モデルを自動最適化する方法が生物学的な知見を得るのに有用であることが実証された。

In this study, biological research and in-depth studies have been conducted to promote the use of micro-portraits and micro-portraits to automate and manipulate objects. In-depth study, and in-depth study. The purpose of this paper is to conduct an in-depth study of advanced science and technology in the field of advanced science, technology, and classification, and the automatic optimization of the method of automatic optimization. The specific equipment and the machine can be used to make sure that the CARE, StarDist, StarDist, and portraits are the most popular, the most convenient, the most convenient, the most convenient, Bug C. elegans embryo micro-portrait: using the CARE image to trim the image, using this technique to repair the image, this technique is to use the same technique, and this technique is to use the same method to make a good picture of the baby, and this technique uses the same technique. The results of the analysis of the portraits of the audience, the Cellpose, the StarDist and the eyes were the same as those of the picture. In this study, we used the techniques and biological methods to show that the pictures were used to analyze the morphology and morphology of 52 embryos of C. elegans. The number of individuals is higher than that of the control group, the shape of the cell is higher than that of the control group, and there is no difference between the two groups. The number of copies of each cell or cell depends on the number of copies of the cell, system, generation, and cell cycle. The number of copies of each cell depends on the size of the cell (Azuma et al., 2023). In the above research and in-depth study, we have learned from the automatic optimization methods of biology that they are useful.