論文の概要: Deep Temporal Sequence Classification and Mathematical Modeling for Cell Tracking in Dense 3D Microscopy Videos of Bacterial Biofilms
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2406.19574v2
- Date: Thu, 4 Jul 2024 01:58:27 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-07-08 22:24:52.529935
- Title: Deep Temporal Sequence Classification and Mathematical Modeling for Cell Tracking in Dense 3D Microscopy Videos of Bacterial Biofilms
- Title（参考訳）: 細菌バイオフィルムの高密度3次元顕微鏡映像における細胞追跡のための深部時間配列分類と数学的モデリング
- Authors: Tanjin Taher Toma, Yibo Wang, Andreas Gahlmann, Scott T. Acton,
- Abstract要約: そこで我々はDenseTrackという新しいセル追跡アルゴリズムを提案する。
DenseTrackは、ディープラーニングと数学的モデルベースの戦略を統合して、連続するフレーム間の対応を確立する。
固有分解に基づく細胞分裂検出戦略を提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 18.563062576080704
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Automatic cell tracking in dense environments is plagued by inaccurate correspondences and misidentification of parent-offspring relationships. In this paper, we introduce a novel cell tracking algorithm named DenseTrack, which integrates deep learning with mathematical model-based strategies to effectively establish correspondences between consecutive frames and detect cell division events in crowded scenarios. We formulate the cell tracking problem as a deep learning-based temporal sequence classification task followed by solving a constrained one-to-one matching optimization problem exploiting the classifier's confidence scores. Additionally, we present an eigendecomposition-based cell division detection strategy that leverages knowledge of cellular geometry. The performance of the proposed approach has been evaluated by tracking densely packed cells in 3D time-lapse image sequences of bacterial biofilm development. The experimental results on simulated as well as experimental fluorescence image sequences suggest that the proposed tracking method achieves superior performance in terms of both qualitative and quantitative evaluation measures compared to recent state-of-the-art cell tracking approaches.
- Abstract（参考訳）: 密集した環境での自動細胞追跡は、不正確な対応と親子関係の誤同定に悩まされている。
本稿では,DenseTrackという新しいセル追跡アルゴリズムを提案する。これはディープラーニングと数学的モデルに基づく戦略を統合し,連続するフレーム間の対応を効果的に確立し,混雑したシナリオにおけるセル分割イベントを検出する。
深層学習に基づく時間系列分類タスクとしてセルトラッキング問題を定式化し、次いで分類器の信頼性スコアを利用した制約付き1対1のマッチング最適化問題を解く。
さらに, 細胞形状の知識を活かした固有分解に基づく細胞分裂検出戦略を提案する。
提案手法の性能評価は,細菌バイオフィルム開発における3次元タイムラプス画像シーケンスで高密度に充填された細胞を追跡することによって行われている。
シミュレーションおよび実験的な蛍光画像系列に関する実験結果から,提案手法は最近の最先端の細胞追跡手法と比較して,定性的,定量的評価の両面で優れた性能を発揮することが示唆された。
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