Estándar de colorización de imágenes de soluciones químicas utilizando emparejamiento de histogramas basado en plantillas en regresión de aprendizaje profundo
Autores: Kwiek, Patrycja; Jakubowska, Magorzata
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Estándar de colorización de imágenes de soluciones químicas utilizando emparejamiento de histogramas basado en plantillas en regresión de aprendizaje profundo
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería de Software
Palabras clave
Distorsión del color
Aprendizaje automático
Estandarización del color
Red neuronal profunda
Mapeo de color
Determinación colorimétrica
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 31
Citaciones: Sin citaciones
La distorsión del color en una imagen presenta un desafío para la clasificación y regresión del aprendizaje automático cuando los datos de entrada consisten en imágenes. Como resultado, se propone un nuevo algoritmo para la estandarización del color de las fotos, que forma la base para un modelo de regresión de redes neuronales profundas. Este enfoque utiliza una plantilla de color auto-diseñada que se desarrolló en base a una serie inicial de estudios e imágenes digitales. Utilizando el histograma igualado de los canales R, G, B de la plantilla digital y su foto, se calculó una estrategia de mapeo de color. Al aplicar este enfoque, los histogramas se ajustaron y los colores de las fotos tomadas con un teléfono inteligente se estandarizaron. El algoritmo propuesto se desarrolló para una serie de imágenes donde toda la superficie mantenía aproximadamente un color uniforme y las diferencias de color entre las fotografías de objetos individuales eran menores. Este enfoque optimizado se validó en el procedimiento de determinación colorimétrica de la vitamina C. El conjunto de datos para la red neuronal profunda en la variante de regresión se formó a partir de fotos de muestras bajo dos condiciones de iluminación separadas. Para el rango de concentración de vitamina C de 0 a 87.72 ug·mL, el RMSE para el conjunto de pruebas varió entre 0.75 y 1.95 ug·mL, en comparación con la variante no estandarizada, donde este indicador estaba en el nivel de 1.48-2.29 ug·mL. La consistencia de los resultados de concentración predichos con los datos reales, expresada como R, varió entre 0.9956 y 0.9999 para cada una de las variantes estandarizadas. Este enfoque permite la eliminación de reflejos de luz en las superficies brillantes de las soluciones, que es un problema común en muestras líquidas. Este algoritmo de coincidencia de color tiene carácter universal y su alcance de aplicación no está limitado.
Descripción
La distorsión del color en una imagen presenta un desafío para la clasificación y regresión del aprendizaje automático cuando los datos de entrada consisten en imágenes. Como resultado, se propone un nuevo algoritmo para la estandarización del color de las fotos, que forma la base para un modelo de regresión de redes neuronales profundas. Este enfoque utiliza una plantilla de color auto-diseñada que se desarrolló en base a una serie inicial de estudios e imágenes digitales. Utilizando el histograma igualado de los canales R, G, B de la plantilla digital y su foto, se calculó una estrategia de mapeo de color. Al aplicar este enfoque, los histogramas se ajustaron y los colores de las fotos tomadas con un teléfono inteligente se estandarizaron. El algoritmo propuesto se desarrolló para una serie de imágenes donde toda la superficie mantenía aproximadamente un color uniforme y las diferencias de color entre las fotografías de objetos individuales eran menores. Este enfoque optimizado se validó en el procedimiento de determinación colorimétrica de la vitamina C. El conjunto de datos para la red neuronal profunda en la variante de regresión se formó a partir de fotos de muestras bajo dos condiciones de iluminación separadas. Para el rango de concentración de vitamina C de 0 a 87.72 ug·mL, el RMSE para el conjunto de pruebas varió entre 0.75 y 1.95 ug·mL, en comparación con la variante no estandarizada, donde este indicador estaba en el nivel de 1.48-2.29 ug·mL. La consistencia de los resultados de concentración predichos con los datos reales, expresada como R, varió entre 0.9956 y 0.9999 para cada una de las variantes estandarizadas. Este enfoque permite la eliminación de reflejos de luz en las superficies brillantes de las soluciones, que es un problema común en muestras líquidas. Este algoritmo de coincidencia de color tiene carácter universal y su alcance de aplicación no está limitado.