Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 

Выделение отдельных объектов на изображениях микроскопии

Ключевые слова:  информационные технологии, конкурс тем, микроскопия, наночастица, учителю

Автор(ы):  Браташов Даниил Николаевич

09 января 2012

Название: Выделение отдельных объектов на изображениях микроскопии

Основной предмет: математика, информатика

Область знания: информационные технологии, прикладная математика, обработка изображений

Актуальность: сегментирование изображения на области, принадлежащие отдельным объектам, активно используются в современных методах микроскопии и анализа изображений, в промышленной автоматике. Оно даёт возможность автоматически определять с высокой точностью размеры отдельных наночастиц, статистические параметры распределения частиц по размерам, степень агрегации и другие параметры, важные для отработки и контроля технологии производства стабилизированных наночастиц с высокой монодисперсностью (квантовые точки, магнитные жидкости, и др.). Активно применяется в биомедицинских исследованиях и материаловедении для поиска на изображении отдельных составляющих сложных биологических и технических объектов.

Новизна: ознакомление с современными методами сегментации изображения и технологиями разработки научного программного обеспечения, разработка своей реализации известного метода

Цель: ознакомление с математическими методами сегментирования цифровых изображений и соременными технологиями разработки программного обеспечения (ПО). Реализация выбранного алгоритма в виде компьютерной программы или модуля открытого ПО для анализа изображений.

Задачи:

-ознакомление с требуемым для разработки ПО, выбор ПО

-обзор литературы и материалов сети интернет по теме исследования, выбор метода, подходящего для имеющихся изображений

-реализация выбранного метода в виде компьютерной программы

-тестирование различных методов на реальных изображениях, подбор параметров

-определение пределов применимости выбранного метода, сравнение реализации автора работы с другими

Оборудование: компьютер с доступом в сеть и набором ПО для разработки, файлы данных микроскопии с изображенными на них нанообъектами. (при наличии технической возможности возможен самостоятельный синтез наночастиц и получение их изображений на учебных микроскопах).

Экспериментальные подходы: разделение изображений методом порога по высоте, первой и второй производных, метод водораздела, методы выделения границ и ступеней на изображении, метод выделения связных областей и поиска границ области.

Методические подходы: ознакомление с математикой дискретных данных и цифровой обработкой сигналов (дифференцирование дискретных данных, реализация алгоритмов дифференцирования, сглаживания, и т.п. в виде свёртки массива с матрицей коэффициентов, аппроксимация данных функцией и подбор параметров функции методом наименьших квадратов)

Освоение школьником теоретического материала: операции с матрицами/массивами, математические операции с дискретными данными, основы статистики

Навыки, получаемые школьником: разработка ПО для реальных практических задач, коллективная разработка, практическая реализация простых задач дискретной математики и цифровой обработки сигналов, знакомство с алгоритмизацией математических задач. Знакомство с методами цифровой обработки изображений: сглаживание, повышение резкости, подавление шума, поиск областей с близкими значениями, и их математическим и алгоритмическим описанием.
Предшествующий материал по школьной программе: школьные курсы математики и информатики, желательно углубленное изучение обоих предметов на уровне 10-11 класса школы с углубленным изучением этих предметов, хорошее знание английского языка на уровне чтения текста со словарём без использования систем автоматического перевода.

Роль учителя: соруководство проектом со стороны школы, консультации по общеобразовательным вопросам, слежение за сроками выполнения отдельных подзадач и возникающими проблемами, при необходимости дополнительная подготовка в области математики, информатики, иностранного языка

Роль тьютора: общее руководство проектом, консультации по специфичным для решения этой задачи вопросам, помощь при выборе источников для обзора и переводе текстов на английском, подготовка по коллективным методам разработки ПО, помощь в решении возникающих трудностей при программировании практической реализации, оценка полученных результатов, при необходимости дополнительная подготовка в области математики, информатики, иностранного языка. Обеспечение изображениями для анализа. При наличии технической возможности реализация практического получения объектов для исследования и исследования их на учебных микроскопах.

Примечание:при реализации проекта как расширения свободного ПО для анализа данных (ImageJ, Gwyddion, и т.п.) возможно дальнейшее развитие проекта в рамках школьных проектов Google (Google Code In). Это потребует знания или ускоренного изучения языков программирования, применяемых при разработке соответствующего ПО (Java, C).

 

 
Средний балл: 10.0 (голосов 1)

 



Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Ягоды
Ягоды

Поступление в совместный российско-китайский Университет МГУ-ППИ в Шэньчжэне
В июле 2019 года в МГУ имени М.В. Ломоносова проходит набор учащихся на программы МГУ, реализуемые в Университете МГУ-ППИ в Шэньчжэне. Поступление в совместный университет – это возможность учиться в самом быстроразвивающемся городе мира на русском языке у ведущих преподавателей МГУ по самым современным программам, получить образование мирового уровня и дипломы сразу двух университетов, овладев китайским языком. Для поступления в совместный университет не требуется владения китайским языком. Прием документов и экзамены проходят на территории МГУ. Абитуриенты имеют право поступать одновременно в МГУ имени М.В. Ломоносова и МГУ-ППИ в Шэньчжэне.

Вокруг Нанограда
Девятый Наноград, проходивший в Ханты - Мансийске, собрал талантливых школьников, интересных лекторов и преподавателей в области наноматериалов, нанотехнологий и технопредпринимательства. И сам город оказался молодым, динамичным, современным и интересным. Ниже дан небольшой фоторепортаж вокруг Нанограда, беглый взгляд, что собой представляет Ханты - Мансийск.

На лекциях Нанограда 2019
Девятый Наноград, проходивший в Ханты - Мансийске, собрал талантливых школьников, интересных лекторов и преподавателей в области наноматериалов, нанотехнологий и технопредпринимательства. Мы приводим небольшой фоторепортаж с различных лекций Нанограда.

3D нанотехнологии в физике, химии, биологии, медицине и инженерном искусстве
И.В.Яминский
Материалы лекции проф. МГУ, д.ф.-м.н., генерального директора Центра Перспективных технологий И.В.Яминского "3D нанотехнологии в физике, химии, биологии, медицине и инженерном искусстве". 3D принтер, сканирующий зондовый микроскоп и фрезерный станок. Что общего между ними? Как конструировать их своими руками? Небольшой экскурс в практические нанотехнологии. Поучительная история о создании сканирующего туннельного микроскопа. От идеи до нобелевской премии за 5 лет. Взгляд в микромир – от атомов и молекул до живых клеток. Как взвесить массу одного атома? Вирусы и бактерии – наши друзья или враги? Медицинские приложения нанотехнологий – нанобиосенсоры для обнаружения биологических агентов.

Материалы и пленочные структуры спинтроники и стрейнтроники
В.А.Кецко
Девятый Наноград, проходивший в Ханты - Мансийске, собрал талантливых школьников, интересных лекторов и преподавателей в области наноматериалов, нанотехнологий и технопредпринимательства. В сообщении даны материалы лекции д.х.н., в.н.с. ИОНХ РАН В.А.Кецко "Материалы и пленочные структуры спинтроники и стрейнтроники".

Лекции и семинары от ФНМ МГУ на Нанограде
Е.А.Гудилин
Девятый Наноград, проходивший в Ханты - Мансийске, собрал талантливых школьников, интересных лекторов и преподавателей в области наноматериалов, нанотехнологий и технопредпринимательства. Ниже даны материалы лекций и семинаров представителя ФНМ МГУ проф., д.х.н. Е.А.Гудилина.

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!

О наноолимпиаде замолвите слово...

Прошла XII Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в Будущее!" Мы надеемся, что нам для улучшения организации последующих наноолимпиад поможет электронное анкетирование. Мы ждем Ваших замечаний, пожеланий, предложений. Спасибо заранее!

Опыт обучения в области нанотехнологического технопредпринимательства

В этом опросе мы просим поделиться опытом и Вашим отношением к нанотехнологическому технопредпринимательству и смежным областям. Заранее спасибо за Ваше неравнодушие!



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.