Caracterización de imágenes de radar meteorológico, identificar las deformidades de las conchas de moluscos debido a contaminantes o clasificar una colección de insectos según la forma de sus alas son algunas de las aplicaciones de VisioBioShaper, un programa innovador de procesamiento de imágenes biológicas para permitir la descripción automática de formas y contornos, diseñado por los expertos Biel Stela y Antonio Monleón-Getino, de la Sección de Estadística del Departamento de Genética, Microbiología y Estadística de la Universidad de Barcelona.

Un artículo publicado en la revista científica Revista de biblioteca de acceso abierto (OALib) describe las propiedades del nuevo programa VisioBioShaper, basado en la física de las ondas sonoras y aplicable a cualquier campo de estudio que requiera la caracterización del procesamiento de imágenes (ecología, zoología, meteorología, etc.).

Identificar imágenes con el lenguaje de programación R

En general, Los equipos científicos utilizan una amplia gama de programas durante la actividad investigadora, pero no utilizan los enfocados al procesamiento de imágenes biológicas. Hoy en día existen programas de gran interés que se utilizan por varios motivos, desde la adquisición de imágenes hasta el tratamiento de datos para obtener resultados, pero requieren conocimientos específicos y, además, suelen ser exclusivos y tienen un coste elevado.

"El objetivo del paquete VisioBioShape para R es agregar funciones al lenguaje de programación R, que es un entorno de programación libre para computación y gráficos estadísticos utilizado por la comunidad científica y técnica a nivel mundial ”dice el profesor Antonio Monleón-Getino, miembro del Grupo de Investigación en Bioestadística y Bioinformática (GRBIO), miembro del equipo de la plataforma Bioinformatics Barcelona (BIB).

"R se recopila y ejecuta en una amplia gama de Unix, Las plataformas Windows y MacOS "continúa Monleón-Getino". Por lo tanto, los investigadores que utilizan este lenguaje R para el tratamiento de datos no tienen que adentrarse en otro lenguaje o programa que puede ser más complejo en este tipo de análisis de imágenes ".

VisioBioShapeR:describiendo el contorno con armónicos

La técnica empleada por los expertos se basa en el campo del tratamiento sonoro, un campo en el que las ondas acústicas se describen con una serie de armónicos simples. "Ocurre lo mismo con el contorno:la descripción de una" onda "que se adapta al contorno y los armónicos de esta onda se utilizan como descriptores. Con los descriptores obtenidos, podemos realizar varios análisis sobre la variación de contorno. Usando el programa VisioBioSpaher, las computadoras identifican los contornos escuchando las formas ", dice Biel Stela, experto en programación e identificación automática de imágenes, y primer autor del artículo.

El concepto de escuchar estas formas proviene de representar información de imágenes con armónicos y su coeficiente. Con este, la computadora puede trabajar en una representación numérica del contorno, donde cada armónico es un rasgo. Según los autores, esta metodología permite la clasificación con algoritmos de aprendizaje automático.

VisioBioShapeR se basa en el método descriptor de Fourier (MDF), una técnica que se utiliza ampliamente en el campo de las telecomunicaciones y la informática. Esta tecnología, aplicado por primera vez en los años ochenta, para la descripción del contorno, se utilizó por primera vez para identificar caracteres escritos a mano. Ahora su campo de uso se ha extendido a diferentes campos de la visión artificial.

Este nuevo programa permite su uso durante el proceso de investigación por parte de los usuarios que conocen el lenguaje de programación R. Además, las herramientas de análisis de imagen se integran en el trabajo de una forma muy accesible y sencilla.

La mayoría de los formatos son legibles por R, una característica que permite la aplicación de VisioBioShaper. Este sistema requiere que el contenido de la imagen sea binario, es decir, tiene que tener dos píxeles de valor (uno para el fondo y otro para la descripción del objeto). Para pasar de una imagen en color a una imagen binaria, es necesario utilizar un valor umbral. Según las características de la imagen, este puede ser un proceso complejo que requiere un programa especializado para el tratamiento de la imagen. Según los autores, "VisioBioShapeR se puede utilizar para estudiar cualquier organismo u objeto que pueda caracterizarse por su entorno".

Los autores colaboran actualmente con el grupo GAMA (Group on Meteorological Hazard Analysis) de la Universidad de Barcelona y Servei Meteorològic de Catalunya para crear un modelo capaz de identificar formas de radares meteorológicos en tiempo real, para mejorar el conocimiento del ciclo de vida de las tormentas.