Введение

CellProfiler – это бесплатное программное обеспечение с открытым исходным кодом, разработанное для того, чтобы биологи, не имеющие опыта в компьютерном зрении или программировании, могли автоматически количественно измерять фенотипы на тысячах изображений. Передовые алгоритмы анализа изображений доступны в виде отдельных модулей, которые можно последовательно объединять в конвейер; этот конвейер затем используется для идентификации и измерения биологических объектов и характеристик на изображениях, особенно полученных с помощью флуоресцентной микроскопии. Доступны дистрибутивы для Microsoft Windows, macOS и Linux. Исходный код CellProfiler находится в свободном доступе. CellProfiler разработан Imaging Platform Института Брод.

Особенности

CellProfiler может читать и анализировать большинство распространенных форматов изображений микроскопии. Биологи обычно используют CellProfiler для идентификации интересующих объектов (например, клеток, колоний, червей *C. elegans*) и последующего измерения их свойств. Специализированные модули для коррекции освещения могут применяться на этапе предварительной обработки для устранения искажений, вызванных неравномерным освещением. Идентификация (сегментация) объектов выполняется с использованием машинного обучения или пороговой обработки изображения, распознавания и разделения слипшихся объектов, а также удаления или объединения объектов на основе размера или формы. Каждый из этих этапов настраивается пользователем для конкретного анализа изображений. Для каждой идентифицированной клетки или субклеточного компартмента можно получить широкий спектр измерений, включая морфологию, интенсивность и текстуру, среди прочих. Доступ к этим измерениям осуществляется с помощью встроенных инструментов просмотра и построения графиков, экспорта в формат таблиц, разделенных запятыми, или импорта в базы данных MySQL или SQLite. CellProfiler взаимодействует с высокопроизводительными научными библиотеками NumPy и SciPy для выполнения математических операций, библиотекой Bio-Formats Консорциума Open Microscopy Environment для чтения более 100 форматов файлов изображений, ImageJ для использования плагинов и макросов и ilastik для классификации на основе пикселей. Хотя CellProfiler разработан и оптимизирован для обработки большого количества двухмерных изображений (наиболее распространенного формата для высокопроизводительного скрининга), он также поддерживает анализ небольших экспериментов и временных рядов изображений.

История

CellProfiler был выпущен в декабре 2005 года учеными из Института биомедицинских исследований Уайтхед и Массачусетского технологического института. В настоящее время он разрабатывается и поддерживается лабораторией Чимини на платформе визуализации Института Брод. Изначально разработанный в MATLAB, CellProfiler 4.0 был выпущен в сентябре 2020 года и был направлен на повышение скорости работы, удобства использования и функциональности, наиболее заметным примером чего стала миграция на Python 3.

Сообщество

Поскольку CellProfiler — это бесплатный проект с открытым исходным кодом, любой желающий может разработать собственные алгоритмы обработки изображений в виде нового модуля для CellProfiler и предложить его для включения в проект. На сайте CellProfiler есть форум для обсуждений, где новички могут получить ответы на свои вопросы, как правило, от разработчиков проекта.