Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Điện thoại thông minh không chỉ dành cho ảnh tự chụp nữa. Một thuật toán hình ảnh điện thoại di động mới hiện có thể phân tích các xét nghiệm thường được đánh giá thông qua quang phổ, một thiết bị mạnh mẽ về mặt tính toán được sử dụng trong nghiên cứu khoa học. Các nhà nghiên cứu đã phân tích hơn 10.000 hình ảnh và thấy rằng phương pháp của họ luôn vượt trội so với các thuật toán hiện có trong một loạt các điều kiện trường hoạt động. Kỹ thuật này làm giảm nhu cầu về thiết bị cồng kềnh và tăng độ chính xác của kết quả định lượng.
Các điện thoại thông minh có thể truy cập, kết nối và mạnh mẽ về mặt tính toán, không còn dành cho “ảnh tự sướng” nữa. Chúng đã nổi lên như một công cụ đánh giá mạnh mẽ có khả năng chẩn đoán các điều kiện y tế trong các cơ sở chăm sóc tại điểm. Điện thoại thông minh cũng là một giải pháp khả thi cho việc chăm sóc sức khỏe ở các nước đang phát triển vì chúng cho phép người dùng chưa được đào tạo thu thập và truyền dữ liệu đến các chuyên gia y tế.
Mặc dù công nghệ camera trên điện thoại thông minh ngày nay cung cấp một loạt các ứng dụng y tế như kính hiển vi và phân tích tế bào học, nhưng trên thực tế, các thử nghiệm hình ảnh trên điện thoại di động có những hạn chế làm hạn chế nghiêm trọng tiện ích của chúng. Giải quyết những hạn chế này đòi hỏi phần cứng điện thoại thông minh bên ngoài để có được kết quả định lượng – áp đặt sự đánh đổi thiết kế giữa khả năng truy cập và độ chính xác.
Các nhà nghiên cứu từ Đại học Kỹ thuật và Khoa học Máy tính của Đại học Florida Atlantic đã phát triển một thuật toán hình ảnh điện thoại di động mới cho phép phân tích các xét nghiệm thường được đánh giá qua quang phổ, một thiết bị rất tinh vi và mạnh mẽ được sử dụng trong nghiên cứu khoa học.
Thông qua việc phân tích hơn 10.000 hình ảnh, các nhà nghiên cứu đã có thể chứng minh rằng phương pháp bão hòa mà họ phát triển luôn vượt trội so với các thuật toán hiện có trong một loạt các điều kiện trường hoạt động. Phát hiện của họ, được công bố trên tạp chí Nhà phân tích của Hiệp hội Hóa học Hoàng gia, là một bước tiến trong việc phát triển chẩn đoán điểm chăm sóc bằng cách giảm nhu cầu về thiết bị cần thiết, cải thiện giới hạn phát hiện và tăng độ chính xác của kết quả định lượng.
“Máy ảnh điện thoại thông minh được tối ưu hóa cho hình ảnh thay vì đo lường dựa trên hình ảnh định lượng và chúng không thể bị bỏ qua hoặc đảo ngược dễ dàng. Hơn nữa, hầu hết các thử nghiệm sinh hóa và sinh hóa dựa trên phòng thí nghiệm vẫn thiếu một chất tương tự điện thoại di động mạnh mẽ và có thể lặp lại” Waseem Asghar, Tiến sĩ, tác giả chính và là giáo sư trợ lý tại Khoa Máy tính và Kỹ thuật Điện và Khoa học Máy tính của FAU. “Chúng tôi đã có thể phát triển một phương pháp tiền xử lý hình ảnh dựa trên điện thoại di động để tạo ra cường độ pixel trung bình với phương sai nhỏ hơn, giới hạn phát hiện thấp hơn và phạm vi động cao hơn so với các phương thức hiện có.”
Đối với nghiên cứu, Asghar và đồng tác giả Benjamin Coleman và Chad Coarsey, nghiên cứu sinh tại Phòng thí nghiệm Asghar thuộc Đại học Kỹ thuật và Khoa học Máy tính của FAU, đã thực hiện chụp ảnh bằng ba điện thoại thông minh: Android Moto G với camera 5 megapixel (MP); iPhone 6 với camera 12 MP và Samsung Galaxy Edge 7 với camera 12 MP.
Họ đã thử nghiệm để chụp ảnh ở các điều kiện khác nhau, đo hiệu suất thuật toán, kiểm tra độ nhạy với khoảng cách, độ nghiêng và chuyển động của máy ảnh, và kiểm tra các thuộc tính biểu đồ và phản ứng tập trung. Họ cũng kiểm tra giới hạn phát hiện cũng như các thuộc tính của độ bão hòa, mức độ ánh sáng xung quanh và mối quan hệ với không gian màu đỏ-lục-lam (RGB). Hình ảnh điện thoại di động được lưu trữ nguyên bản dưới dạng các mảng cường độ pixel RGB, thường được gọi là các kênh màu.
Sử dụng vài nghìn hình ảnh, các nhà nghiên cứu đã so sánh phân tích bão hòa với các phương pháp RGB hiện có và thấy rằng nó có hiệu suất cải thiện cả về mặt phân tích và thực nghiệm khi có nhiễu ánh sáng xung quanh cộng gộp và nhân. Họ cũng chỉ ra rằng phân tích bão hòa có thể được hiểu là một phiên bản tối ưu hóa của các thử nghiệm tỷ lệ RGB hiện có. Họ đã xác minh rằng các điều kiện chụp ảnh lý tưởng bao gồm ánh sáng trắng không đổi, nền trắng sạch, khoảng cách tối thiểu đến mẫu và độ dịch chuyển góc bằng không của máy ảnh.
Asghar, Coleman và Coarsey cũng áp dụng thử nghiệm cho ELISA (xét nghiệm miễn dịch hấp thụ liên kết với enzyme), một kỹ thuật xét nghiệm dựa trên tấm được thiết kế để phát hiện và định lượng các chất như peptide, protein, kháng thể và hormone. Họ phát hiện ra rằng đối với HIV, phân tích bão hòa cho phép đánh giá không có thiết bị và giới hạn phát hiện thấp hơn đáng kể so với những gì hiện có với các phương pháp RGB.
Phương pháp do FAU phát triển thể hiện sự cải thiện về độ lặp lại, tính thực tế và khả năng loại bỏ nhiễu chụp ảnh. Ngoài ra, phân tích bão hòa không bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố giới hạn chính đối với các thử nghiệm dựa trên hình ảnh, chẳng hạn như các biến thể ánh sáng xung quanh, bóng râm và mức độ ánh sáng thay đổi. Các nhà nghiên cứu dự đoán rằng các đặc tính thuận lợi của phân tích bão hòa sẽ gặp phải và cho phép thử nghiệm điểm chăm sóc dựa trên hình ảnh của điện thoại di động với ít chi phí thiết bị hơn và giới hạn phát hiện thấp hơn.
“Nghiên cứu diễn ra trong Phòng thí nghiệm Asghar tại Đại học Florida Atlantic có ý nghĩa quan trọng đối với y học chẩn đoán và cung cấp dịch vụ chăm sóc sức khỏe ở các nước đang phát triển cũng như đang phát triển”, Stella Batalama, tiến sĩ của Đại học Kỹ thuật FAU cho biết. Khoa học máy tính. “Giáo sư Asghar và nhóm của ông được thúc đẩy tiếp tục phát triển công nghệ tiên tiến có khả năng phát hiện và chẩn đoán bệnh từ xa nhanh chóng, chính xác và không tốn kém. Thuật toán mới nhất mà họ đã phát triển là một trong nhiều tiến bộ họ đang thực hiện trong lĩnh vực này. . “
Nguồn tin tức:
Tài liệu được cung cấp bởi Đại học Florida Atlantic . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.
Tạp chí tham khảo :