Trattare un'immagine al fine di poter aumentare il contrasto, la visibilità, l'aspetto grafico è molto importante, ma c'è tutto un settore che tratta del trattamento ed analisi di immagini che si effettua con scopo di estrarre informazioni a carattere scientifico, che partono dal banale prendere i rapporti lunghezza/larghezza per analisi statistiche su una associazione di esemplari, sino all'estrazione di caratteristiche ed informazioni intrinseche agli individui stessi. Nell'esempio di oggi vediamo questa seconda possibilità.
E' chiaro che esistono moltissimi metodi per trattare una fotografia (indipendentemente dalla scala di acquisizione, sia microscopica che satellitare), ma di base gli algoritmi che si utilizzano sono i medesimi.
Oggetto dell'esercizio che affronteremo oggi, sarà l'estrazione dei pori che coprono la superficie di una teca calcarea di un foraminifero:
Questa bella Globigerina l'ho presa dal sito: http://www.nhm.ac.uk/our-science/our-work/biodiversity/planktonic-forminera.html. E' fondamentale partire da un'immagine la più corretta possibile, onde evitare di dover ulteriormente lavorare sulla stessa per evitare di fare correzioni che si potevano evitare "a monte".
Il programma che utilizzeremo è ImageJ, un software open-source estremamente interessante (e gratuito) che contiene una libreria di estensioni in continuo aggiornamento per poter trattare immagini di tutti i generi (link qui: https://imagej.nih.gov/ij/)
Il programma, come tutti i programmi, è un grande idiota, e quindi l'operatore deve ben tenere conto di questo. Quello che per noi è chiaro ed evidente perché il nostro cervello riesce ad interpretare correttamente oggetti e forme e relazioni spaziali, per un algoritmo può risultare estremamente difficile. Classico esempio è il seguente:
Il programma riconoscerà la presenza di chiazze nere, voi immagino (spero) tutt'altro. Ma veniamo al nostro bel foraminifero. Come prima operazione voglio eliminare il background scuro e mettere in evidenza solo i pori al meglio:
I parametri che ho inserito sono ovviamente validi solo per questa immagine. Possono variare in funzione del soggetto, quindi una buona dose di tentativi per ottenere il miglior risultato sono necessari. Applicando un filtro mediano sul risultato mi ripulisce dei pixels vaganti:
Ora posso compiere una correzione sull'istogramma dell'immagine per contrastare ancor più i singoli pori rispetto al fondo più chiaro:
Da questa immagine calcolerò i valori massimi presenti per estrarre infine i soggetti che mi interessano:
Ben 836 "pori" sono stati determinati ed il risultato, una volta che ottengo l'immagine in bianco e nero la posso sovrapporre all'immagine originale per valutare il risultato finale cercato:
E' possibile eliminare manualmente alcune parti che risultano visibilmente fuori soggetto se questo risulta necessario. Il programma propone una vasta serie di strumenti utili per trattare le immagini al meglio. NON è Adobe Photoshop, non permette di procedere al trattamento di voluminose immagini, ma permette di effettuare calcoli ed estrarre informazioni che Photoshop non permette di fare.
Niente male eh? Ci sono ovviamente parti che sono state considerate come pori ma che non lo sono, si potrebbe ripetere l'esercizio variando i parametri od utilizzando altri metodi, come quelli che mi hanno permesso di estrarre i pori anche dal seguente foraminifero:
Lo scopo qui è di mostrare alcune possibilità dello strumento e non di fare una ricerca scientifica. Anche nella precedente immagine potete osservare la presenza di alcuni errori, ma che statisticamente risultano minimi per uno studio statistico. Di essi è possibile esportare la colonna che riprende i valori XY e Z (valore di livello di grigio per esempio) per poter fare ulteriori analisi.
Non potevo NON testare la tecnica su un'immagine particolare:
...cioè a partire da una foto di un occhio schizocroale di un phacopide. Il principio è esattamente lo stesso. Cambia solo l'immagine. Il risultato mostra come utilizzando ancora altri algoritmi di estrazione si possa giungere ad ottenere informazioni. Ovvio che dovete dimenticare che il processo si basi su un semplice "schiaccia-bottone" per poter ottenere risultati validi ed in breve tempo.
Da tenere presente comunque che per i tre test che ho illustrato, ho impiegato circa 30 minuti.
