Introduction:
對不同種類的細(xì)胞圖像進(jìn)行計(jì)數(shù)。目前有很多自動計(jì)數(shù)的工具，但是主要存在以下兩個問題：1、自動計(jì)數(shù)器的不準(zhǔn)確性 2、非專業(yè)人員要使用這些工具有困難。本文設(shè)計(jì)了一種細(xì)胞計(jì)數(shù)工具叫做Cell-Counter。它設(shè)置了一些固定的過濾器，這些過濾器的參數(shù)是特定的，比較好的。（應(yīng)該是具有不錯的泛化能力的）
這個項(xiàng)目是和一個研究小組合作的，這個小組通過細(xì)胞計(jì)數(shù)來進(jìn)行特定條件下的活細(xì)胞檢測和轉(zhuǎn)染效率。下面來說一下本文面對的問題：不同種類的試劑（染色用的吧）導(dǎo)致圖片種類很多，無法泛化；在多核細(xì)胞中無法檢測（分離）出一個單獨(dú)的細(xì)胞核；粘連細(xì)胞問題；圖片光照不平衡和其他一些由于設(shè)備導(dǎo)致的問題。本文目標(biāo)是推出一款能夠在盡可能少的標(biāo)注下，得到一款應(yīng)用于特定情況的軟件。
我們的學(xué)習(xí)作為優(yōu)化問題，目標(biāo)是優(yōu)化程序計(jì)數(shù)結(jié)果與人工計(jì)數(shù)之間的差異。Cell-Counter使用了預(yù)定義的濾波器序列（filter sequence），濾波器的參數(shù)是對特定的應(yīng)用經(jīng)過調(diào)整的。圖片過濾器的參數(shù)是一個向量，里面的值需要優(yōu)化。
優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)能被改變，在優(yōu)化過程的任何一步都可以被停下來，得到當(dāng)時(shí)的結(jié)果，然后人工介入。
Cell-Counter：
分為Learning Part和Counting Part。
But the user can also participate in this ongoing process, since a set of candidate counters is immediately offered. This set is the set of currently best known counters and the user can assess the given counters. If the user is satisfied with the results he/she can interrupt the learning and use the counter.
a set of candidate counters 是什么意思？最終結(jié)果不是最好的嗎，至少在優(yōu)化結(jié)果看來。
Note:要選擇盡可能不同情況的圖片，讓子集圖片少但是盡可能地覆蓋到全集里的情況。人工計(jì)數(shù)是標(biāo)出目標(biāo)的大概的中心位置。在學(xué)習(xí)過程中可以人工干預(yù)，觀察結(jié)果后，發(fā)現(xiàn)結(jié)果集不滿意可以去添加新的子集圖片。
IMPLEMENT DETAIL:
1、優(yōu)化問題
尋找一個計(jì)數(shù)器使得計(jì)數(shù)error在learning set上最小化。
輸入：有k張圖片的子集
Img = { img1,img2,...,imgk }
對于每張圖片img，人工標(biāo)注的結(jié)果是由下面的式子給出：
Cman(img) = {p1,p2,...,pn},其中p indicates point in the plane.
輸出：參數(shù)向量P = {param1,param2,...,paraml }
Cp(img) = { p1, p2, ...,pm }
goal function（這是用來判定的標(biāo)準(zhǔn)）:至少有以下兩個基本準(zhǔn)則
1、人工計(jì)數(shù)和算法得到的數(shù)量應(yīng)該盡可能接近
2、算法找到的細(xì)胞應(yīng)該和標(biāo)注的位置盡可能接近（這里可能會引申出人為對一個物體算不算細(xì)胞的定義是什么）
針對一張圖片img來說，
求出所有人工點(diǎn)和算法點(diǎn)之間的距離之和，注意這里是以人工點(diǎn)為標(biāo)準(zhǔn)。
其中，d是兩點(diǎn)之間的距離（歐幾里得度量），closest function 是用來找到距離點(diǎn)p最近的人工點(diǎn)。然后遍歷所有的點(diǎn)。
如果是只采用第二條準(zhǔn)則的話，會出現(xiàn)一些邊界數(shù)據(jù)異常。下面是一個例子，因此我們要結(jié)合兩個目標(biāo)函數(shù)。
然后我們把目標(biāo)函數(shù)擴(kuò)展到訓(xùn)練樣本集里面。測試過最大值，中位數(shù)和平均數(shù)，他們選擇了平均數(shù)。
同理GD（P,Img)。
算法流程：
1、增強(qiáng)對比度
2、轉(zhuǎn)為二值圖像
3、分水嶺算法進(jìn)行分割
（在文章中以上的過程被稱為filters）
4、Holefill 把空洞的細(xì)胞填充起來
5、微粒分析，檢測剩下的有效像素里是否還有細(xì)胞。確定是不是細(xì)胞的參數(shù)。
Particle analysis - the last step of the algorithm detects the remaining blobs of active pixels in the image and decides whether to add an object to the count or not. There are a few parameters upon which this decision is made - the most important being the minimum radius, the maximum radius, and the eccentricity（離心率） of the object.
文章把上面五個步驟作為一條染色體，然后通過對這條染色體進(jìn)行不斷的更新?lián)Q代(Generations)來更新這些步驟中的參數(shù)，使得參數(shù)值合適。
Lines 3-6 of the pseudocode demonstrate the aforementioned combination of functions ? and D. The first 10% of the generations, the fitness function is only ?. After this starting generations, the D function is used in every other generation, eliminating possibly corrupt counters that accidentally count a similar number of cells, but on completely different positions that those obtained by the manual count.
The selection (lines 8-10) of the counters which are used for creating a new generation is done with rank selection, i.e. the probability that a counter is chosen is proportional to its rank in the current population.
The crossover (line 11) used is a one-point crossover, i.e. a random position in the chromosome is chosen and the two chromosomes exchange the parameters to the left of that position. The mutation (line 12) is not a bit-level mutation (as it is usually the case with genetic algorithms), but we used a mutation on the parameter level, where a uniformly random value is chosen from the parameter domain.
Ultimately, to obtain the next generation, only the best counters are chosen in line 13.
結(jié)論，通過這套系統(tǒng)，他們確定了一系列用于檢測不同細(xì)胞數(shù)目的模板參數(shù)吧，這樣對于特定的細(xì)胞數(shù)目就可以直接拿過來用。現(xiàn)在的方法是使用固定的過濾序列，但是可以被拓展到任何序列上。（？？？）
The presented method was used on a fixed sequence of filters, however it can easily be extended to any sequence.
最后附上他們的樣本數(shù)據(jù)：
