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A machine learning-based method to detect fluorescent spots and an accelerated, parallel implementation of this method
  • ISSN号:1000-3282
  • 期刊名称:《生物化学与生物物理进展》
  • 时间:0
  • 分类:TP181[自动化与计算机技术—控制科学与工程;自动化与计算机技术—控制理论与控制工程] O614.33[理学—无机化学;理学—化学]
  • 作者机构:[1]College of Life Science and Technology, Huazhong Universityof Science and Technology, Wuhan 430074, China, [2]National Laboratory of Biomacromolecules, Institute ofBiophysics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100101,China
  • 相关基金:This work was supported by the National Natural Science Foundation of China (31130065, 31100615).
中文摘要:

在大多数显微镜下面,荧光灯从生物结构射出的信号,将作为小 puncta 出现例如从单个分子的泡,以及信号,它贡献象 Gaussian 一样分布。这些点的精确分割将根本上影响我们特定的生物进步的解释。因为在图象的复杂背景,许多算法没能有趣的信号识别所有;要求让算法处理大数据集的时间的巨大的数量能也减少他们的实用程序。这里,我们基于机器学习算法 AdaBoost 介绍一个优秀柔韧的察觉方法,它在大多数状况下面超过基于阀值的分割,小浪,和食物及药品管理局。我们也提供这个算法的 GPU/multi-core 中央处理器实现;这实现加速算法近似 10 褶层和 7 褶层加速与单个中央处理器实现相比。时间的大减小应该在处理大数据集使这个方法成为一个有希望的候选人。而且,我们表明我们的算法的使用在上真荧光灯显微图,和用机器制造学习底察觉方法的结果表演超过四个另外的以前报导的方法。

英文摘要:

Under most microscopes, the fluorescent sig- nals emitted from biological structures, such as vesicles, as well as the signals from single molecules will appear as small puncta, which contribute to a Gaussian-like distri- bution. Accurate segmentation of these spots will funda- mentally affect our interpretation of a specific biological progress. Because of the complicated backgrounds in images, many algorithms fail to identify all of the inter- esting signals; the tremendous amount of time required for algorithms to process large datasets can also decrease their utility. Here, we introduce an excellent robust detection method based on the machine learning algorithm Ada- Boost, which outperforms threshold-based segmentation, wavelets, and FDA under most situations. We also provide a GPU/multi-core CPU implementation of this algorithm; this implementation accelerates the algorithm approxi- mately 10- and 7-fold acceleration compared with a single CPU implementation. The great reduction of time should make this method a promising candidate in the processing of large datasets. Furthermore, we demonstrate the use of our algorithm on true fluorescent micrographs, and the results show that machine learning-based detection meth- ods outperform the four other previously reported methods.

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期刊信息
  • 《生物化学与生物物理进展》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国科学院生物物理研究所 中国生物物理学会
  • 主编:王大成
  • 地址:北京市朝阳区大屯路15号
  • 邮编:100101
  • 邮箱:prog@sun5.ibp.ac.cn
  • 电话:010-64888459
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-3282
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2161/Q
  • 邮发代号:2-816
  • 获奖情况:
  • 1999年中国期刊奖提名奖,2000年中国科学院优秀期刊特别奖
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国剑桥科学文摘,美国科学引文索引(扩展库),美国生物科学数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:18821