Ein Raspberry Pi Kamera basiertes Mikroskop aus LEGO Teilen (4 / 4 steg)

Steg 4: Scripte für Aufnahme und Bildauswertung

Wie schon gesagt möchte ich hier später einige der Mathematica-Scripte einstellen, die ich für die Bearbeitung und Auswertung der Aufnahmen entwickelt habe. Mathematica ist ein sehr mächtiges aber vergleichsweise einfach zu programierendes Werkzeug für mathematische Aufgaben (wozu auch Bildverarbeitung gehört) und ist i der Raspian-Distribution für den hallon kostenfrei enthalten.

Mein Augenmerk lag dabei auf einer bestämt test, bei der es darum geht dör antal, Größe, Form und Intensität ca. 30-120 µm kleiner Flecken (fläckar) auf einen ca. 5-6 mm Grossen runden Membran zu erfassen. Der wissenschaftliche Hintergrund hierfür ist das ELISpot- Verfahren, mit mark man z.B. dö Stärke der zellulären Immunantwort einer Person oder eines nivåer gegen Krankheitserreger oder Impfstoffe messen kann.

Für die Auswertung muss dabei erstmal die auszuwertende regionen ("region av intresse", ROI) möglichst sauber ausgewählt werden. Hierzu ist es nützlich die Aufnahme zunächst auf den relevanten Bereich zu beschneiden.
Dann wird versucht die relevanten Signale i der ROI vom Hintergrund zu unterscheiden. Hierzu wird meist ein Schwellwert (tröskelvärde) Verfahren eingesetzt, d.h. es wird ein Intensitätswert definiert der Signal und Hintergrund von einander trennt. Hieraus wird dann eine schwarz-weiße Maske erstellt, i der die Signale als blobbar abgebildet sind. Anhand von Parametern wie Größe und Form wird dann versucht "eteriska" von Störsignalen zu unterscheiden. Durch den Einsatz eines Wasserscheiden (vattendelare) Verfahrens kann auch noch versucht werden jene blobbar, dör eigentlich aus zwei oder mehr benachbarten Flecken bestehen, i diese Teile zu zerlegen. Zuletzt wird die überarbeitete Maske dann wieder auf die Aufnahme angewendet, die als "eteriska" Signale beurteilten ställen markiert und deren Eigenschaften i der Aufnahme wie z.B. Intensität und Intensitätsverteilung oder Farbe analysiert.

Für solche Aufgaben gibt es zwar auch großartige und sehr mächtige programmet wie ImageJ, welches auch auf dem Raspi läuft. Der Arbeitsablauf ist dort aber meist relativ komplex und besteht aus mehreren Einzelschritten. ICH hätte aber gerne eine einfach zu bedienende und integrierte Lösung, mit der auch Nicht-Spezialisten arbeiten könnten.