論文の概要: Phenotype-preserving metric design for high-content image reconstruction by generative inpainting

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2307.14436v2
• Date: Tue, 1 Aug 2023 14:31:52 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-08-02 22:11:11.449468
• Title: Phenotype-preserving metric design for high-content image reconstruction by generative inpainting
• Title（参考訳）: 生成インパインティングによる高画質画像再構成のための表現型保存メトリック設計
• Authors: Vaibhav Sharma, Artur Yakimovich
• Abstract要約: 培養細胞の高濃度蛍光顕微鏡による画像修復法について検討した。 DeepFill V2やEdge Connectのようなアーキテクチャは、比較的少ないデータで微調整することで、顕微鏡イメージを忠実に復元できることを示します。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: In the past decades, automated high-content microscopy demonstrated its ability to deliver large quantities of image-based data powering the versatility of phenotypic drug screening and systems biology applications. However, as the sizes of image-based datasets grew, it became infeasible for humans to control, avoid and overcome the presence of imaging and sample preparation artefacts in the images. While novel techniques like machine learning and deep learning may address these shortcomings through generative image inpainting, when applied to sensitive research data this may come at the cost of undesired image manipulation. Undesired manipulation may be caused by phenomena such as neural hallucinations, to which some artificial neural networks are prone. To address this, here we evaluate the state-of-the-art inpainting methods for image restoration in a high-content fluorescence microscopy dataset of cultured cells with labelled nuclei. We show that architectures like DeepFill V2 and Edge Connect can faithfully restore microscopy images upon fine-tuning with relatively little data. Our results demonstrate that the area of the region to be restored is of higher importance than shape. Furthermore, to control for the quality of restoration, we propose a novel phenotype-preserving metric design strategy. In this strategy, the size and count of the restored biological phenotypes like cell nuclei are quantified to penalise undesirable manipulation. We argue that the design principles of our approach may also generalise to other applications.
• Abstract（参考訳）: 過去数十年間、高濃度自動顕微鏡は、表現型薬物スクリーニングとシステム生物学応用の汎用性を活用した大量の画像ベースのデータを提供する能力を示した。 しかし、画像に基づくデータセットのサイズが大きくなるにつれて、画像中の画像やサンプル作成物の存在を人間が制御、回避、克服することは不可能になった。 機械学習やディープラーニングのような新しい技術は、生成的画像のインペイントによってこれらの欠点に対処する可能性があるが、センシティブな研究データに適用すると、望ましくない画像操作のコストがかかる可能性がある。 望ましくない操作は、いくつかの人工的なニューラルネットワークが引き起こされる神経幻覚のような現象によって引き起こされる可能性がある。 そこで本研究では, ラベル付き培養細胞の高濃度蛍光顕微鏡による画像修復法の評価を行った。 deepfill v2やedge connectのようなアーキテクチャは、比較的少ないデータで微調整することで顕微鏡画像を忠実に復元できる。 以上の結果から,復元すべき領域は形状よりも重要であることが示唆された。 さらに,復元の質を制御するために,新しい表現型保存メトリックデザイン戦略を提案する。 この戦略では、細胞核のような修復された生物学的表現型のサイズと数を定量化し、望ましくない操作を罰する。 このアプローチの設計原則は、他のアプリケーションにも一般化するかもしれません。

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