Strukturisolation / Kreisfüllung / Kreisvervollständigung

[charl-ey_]

Hallo zusammen,

ich bin ein bislang sehr unerfahrerer Photoshop-Nutzer und bin daher mit meiner Fragestellung noch ratloser als

alle PS-Erfahrenen, die ich bisher diesbezüglich gefragt habe.

Angehängt sehr ihr ein Bild, das durch ein Lichtmikroskop von Nieren-Proben aufgenommen wurde - der Fokus
meines Projektes ist es, die genaue Geometrie der braunen Kreise (der Kapillaren) näher zu untersuchen.
Hautpsächlich ist hierfür die Benutzung eines "Labor-Bildbearbeitungsprogrammes" mit dem Namen ImageJ angedacht,

allerdings komme ich hier momentan nicht weiter und frage mich, ob Photoshop da weiterhelfen könnte.
Mein Ziel ist es, die braunen Strukturen ausgefüllt und komplett unabhängig vom Hintergrund darzustellen
(die grobe Idee ist auf dem zweiten Bild anhand eines anderen Präparates dargestellt) - allerdings

erkennt ImageJ nicht alle bzw. erkennt teilweise Strukturen als Kapillaren, die keine sind (und oft ist das Endprodukt qualitativ

auch eher schwer auszuwerten).
Letztendlich ergeben sich dreiFragestellungen:

1. Wie schaffe ich es, dass PS möglichst alle Kreise erkennt, auch wenn diese teilweise nicht komplett geschlossen sind?

2. Wie kann ich die (dann möglichst geschlossenen) Kreisstrukturen ausfüllen und sie quasi vom Hintergrund isolieren?
3. Gäbe es eine Möglichkeit, "einfach" den blauen Hintergrund abzuziehen, sodass nur noch die braunen Strukturen übrig bleiben?

Es wäre wirklich, wirklich großartig wenn mir jemand weiterhelfen könnte!

Liebste Grüße und schon jetzt ein riesiges Danke,
Charlotte

[c.pfaffenbichler]

Holy frijole …

I am afraid you are expecting too much from Photoshop.

Aside from the image’s weaknesses (is this the best quality and largest size possible?) I just can’t think of a meaningful automatic way for Photoshop to complete the capillary walls where they are »absent« or covered by other elements.

Their insides seem to be brighter than much of the slide but not all of it so that does not seem to provide an unequivocal identification.

As for subtracting the blue that might be approachable with Blend if-settings but whether it suffices for your purposes seems unclear.

I assume this is university research?

What is the number of slides you will need to process in all likelihood?

Do you have any budget at your disposal?

Because (and I know this may not be palatable to everybody) you might be able to have the masking of the insides of the capillaries done fairly cheaply by one of the masking services that seem to rely on cheap labor, presumably mainly in several Asian countries.

[Mylenium]

1. Wie schaffe ich es, dass PS möglichst alle Kreise erkennt, auch wenn diese teilweise nicht komplett geschlossen sind?

Gar nicht. Pixel haben nun mal keine eingebaute Logik. Genau das ist der Punkt: In dem Fall würde man wohl ein eigenes Modul/ Plugin für ImageJ schreiben mit "Island Detection" und Berechnung des umschreibenden Radius sowie eventuell des umschreibenden Dreiecks, wenn die Orientierung noch eine Rolle spielt. Das Ganze würde dann eher funktionieren wie Image Trace in Illustrator (inklusive Gap Detection Threshold). Oder man versucht vordefinierte Kreise iterativ in die leerstehenden Konturen einzupassen, so wie man das eben manuell mit einer Zählfunktion bei der Bildauswertung machen würde. Je nachdem wäre aber möglicherweise die Fehlerrate trotzdem noch zu hoch und man müsste manuell nachprüfen und korrigieren. Den Rest hat C.P. schon gesagt - wenn die Aufnahmen alle so kontrastarm sind, wird das eine riesige Menge Arbeit, da helfen dann auch alle Bildbearbeitungstricks nix. Die Frage wäre halt, ob man nicht andere Färbemethoden verwenden kann oder Elektronen- bzw. Radiomikroskopie, exklusiv oder in Kombination mit den vorhandenen Präparaten und optischen Aufnahmen, um das Ergebnis zu verbessern.

Mylenium

[c.pfaffenbichler]

ob man nicht andere Färbemethoden verwenden kann oder Elektronen- bzw. Radiomikroskopie, exklusiv oder in Kombination mit den vorhandenen Präparaten und optischen Aufnahmen, um das Ergebnis zu verbessern.

Interesting idea, but I wonder how well a Kombination would work out, in particular if one has to try to automate the alignment to keep the process speedy.

Je nachdem wäre aber möglicherweise die Fehlerrate trotzdem noch zu hoch und man müsste manuell nachprüfen und korrigieren.

Well put. The need for manual emendation seems close to inevitable to me.

[charl-ey_]

Erst einmal vielen, vielen Dank für die Antworten!

In der Tat versuchen wir zur Zeit alternative Färbemethoden auszuprobieren, um den Kontrast irgendwie zu verbessern. Letztendlich wird es vermutlich auf ein mehrere huundert Proben rasulaufen, weswegen es so wichtig wäre, die manuelle Nacharbeit so gering wie möglich zu halten.
Das Bild ist im Original größer und auch qualitativ besser, wobei es leider trotzdem nicht hundertprozentig scharf ist/wird - die Ausleuchtung des Mikroskops kann man defintiv noch etwas verbessern, sodass es nicht ganz so starke Helligkeitsunterschiede innerhalb des Bildes gibt.
Als Alternative zu den anderen Färbungen überlegen wir auch es einmal mit Immunflueoreszenz zu versuchen, vielleicht stellt das die Gefäße noch ein bisschen deutlicher dar.
Dass am Ende trotzdem eine Nachbeabreitung von Hand erfolgen muss, ist glaube ich leider unumgänglich, jetzt wäre nur die Taktik diese zu minimieren.
Das bislang beste Ergebnis brachte die Trainable Weka Segmentation in ImageJ, also letztendlich ein selbstlernendes System umd die Strukturen zu differenzieren, aber vielleicht wäre sonst ein "Island Detection"-Plugin gar keine schlechte Idee...

[c.pfaffenbichler]

I don’t work for scientific purposes but I am curious about the issue, so please keep us posted how you ultimately address the problem.