FlowRoI：基于快速光流技术的区域提取方法，用于高效压缩免疫细胞图像

《npj Imaging》：FlowRoI: fast optical-flow-based Roi extraction for high-throughput immune cell image compression

　　

摘要

自主迁移是中性粒细胞功能及多种疾病过程中的关键机制。我们最新推出的多镜头阵列显微镜ComplexEye能够实现高通量的活细胞视频采集，便于对中性粒细胞的自主运动能力进行定量分析。不过，这类设备产生的数据量极为庞大，给数据的存储和传输带来了巨大挑战。在此，我们介绍了FlowRoI这一快速且无需训练的框架，可用于免疫细胞迁移研究中的感兴趣区域提取以及针对该区域的压缩处理。FlowRoI通过计算连续帧之间的光流，生成能够有效捕捉目标细胞区域的掩模。随后，每一帧图像及其对应的掩模会一起通过JPEG2000格式进行编码，从而实现高效且以细胞为关注点的压缩效果。FlowRoI的计算负荷较低，在配备Intel i7-1255U处理器的笔记本电脑上，其处理速度约为每秒30帧，与标准JPEG2000格式相当。在相同的信噪比条件下，FlowRoI在测试数据集中的压缩效率大约是标准JPEG2000的两倍，同时还能保持细胞区域更高的图像质量。为评估其实际应用效果，我们选择了细胞实例分割作为测试任务。在实验中，当分割精度相当时，FlowRoI的压缩效率大约也是标准格式的两倍。此外，FlowRoI仅需少量超参数，且在不同测试条件下的性能都较为稳定，便于实际应用中的参数选择。这些结果充分证明了FlowRoI作为一种计算效率高、针对特定应用场景设计的压缩方法，在明场中性粒细胞迁移成像领域的可行性。至于其在其他细胞类型、成像方式及实验条件下的适用性，还有待进一步系统研究。