•   Segmentácia a klasifikácia obrazových objektov v dopingovej kontrole na Epo
•   Určenie intervalu spoľahlivosti pri vyrovnaní nameraných údajov regresnou priamkou

Výsledok 1: Segmentácia a klasifikácia obrazových objektov v dopingovej kontrole na Epo

Projekty: 2/7087/27 a 1/0077/09

Riešitelia: I. Bajla, F. Rublík, B. Arendacká, I. Farkaš, K. Hornišová, S. Štolc, V.   Witkovský

Svetová dopingová agentúra WADA zaviedla pred niekoľkými rokmi nové kritériá pozitivity testov na Epo doping. Tieto kritériá viedli v rámci medzinárodného projektu GASepo k požiadavke rozšírenia systému Epo obrazovej analýzy o matematické metódy segmentácie a klasifikácie. Významným príspevkom k riešeniu problematiky klasifikácie je nami navrhnutá metóda, ktorá využíva vážené poradia hodnôt kriteriálnej funkcie Mahalanobisovej vzdialenosti vstupných údajov. Modifikovali sme pôvodné rozhodovacie pravidlo pre dve triedy a navrhli sme zovšeobecnený model pre klasifikáciu údajov do viacerých tried. Tento výsledok má význam aj pre iné aplikačné úlohy, v ktorých je významne narušený predpoklad o normálnom pravdepodobnostnom rozdelení údajov. Tým tento výsledok výrazne prekračuje rámec Epo dopingu. Rozsiahle počítačové experimenty s reálnymi údajmi z Epo testov umožnili detailné porovnanie navrhnutej metódy so známymi klasifikačnými metódami: Fisherovým klasifikátorom, metódou oporných vektorov a viacvrstvovým perceptrónom. Navrhnutý klasifikátor predčil ostatné vo väčšine skúmaných prípadov.

Obrázok: Ilustrácia Epo obrazu so segmentovanými objektmi a artefaktami, ktoré je potrebné separovať pomocou klasifikácie. Prezentovaný výsledok umožnil navrhnúť optimálnu verziu konkrétnych algoritmov klasifikácie objektov v Epo obrazoch, ktoré boli v systéme GASepo implementované. Tento systém sa v súčasnosti používa vo väčšine laboratórií dopingovej kontroly akreditovaných WADA.

Publikácie:

• BAJLA, I. - RUBLÍK, F. - ARENDACKÁ, B. - FARKAŠ, I. - HORNIŠOVÁ, K. - ŠTOLC, S. - WITKOVSKÝ, V.: Segmentation and supervised classification of image objects in Epo doping-control. Machine Vision and Applications 20 (4), 2009, 243-259, DOI 10.1007/s00138-007-0120-0.
• ARENDACKÁ, B. Classification of objects in segmented Epo images. MEASUREMENT 2005, Bratislava, Slovakia. Institute of Measurement Science, SAS, 2005. ISBN 80-967402-8-8, p. 194-198.
• RUBLÍK, F. On the discriminant analysis in the 2-populations case. Measurement Science Review : journal published by Institute of Measurement Science, Slovak Academy of Sciences. ISSN 1335 - 8871, 2008, vol. 8, sec. 1, p. 50-52.
• ŠTOLC, S. - BAJLA, I.: Improved accuracy of band detection in GASepo system for quantitative analysis of images in Epo doping control. Measurement Science Review 7 (1), 2007, 14-18.
• ŠTOLC, S.: Segmentation and Classification of Objects in Images Used in Epo Doping Control. PhD thesis. 39-52-9 Bionics and Biomechanics, Faculty of Mechanical Engineering, Technical University, Košice, 2009.
• ŠTOLC, S. - PENZ, H. - MAYER, K. - HEISS-CZEDIK, D.: Verfahren zur ermittlung von Helligkeitswerten. Austrian patent AT 501 763 B1. Austrian Research Centers GmbH - ARC Seibersdorf, 2006.

Výsledok 2:   Určenie intervalu spoľahlivosti pri vyrovnaní nameraných údajov regresnou priamkou

Projekty: APVV RPEU-0008-06, VEGA 2/7082/27, VEGA 1/0077/09, MŠMT ČR LC 06024

Riešitelia: G. Wimmer, K. Karovič

Pri rozmerovej analýze dvojdimenzionálnych mikroštruktúr dĺžkovými fotoelektrickými komparátormi sa súradnice hrany (rozhrania, okraja) štruktúry počítajú z úseku fotoelektrického signálu, ktorý je možné aproximovať priamkou. V súčasnosti je súradnica rozhrania štandardne vypočítaná na zadanej prahovej úrovni fotoelektrického signálu z odhadov regresných koeficientov priamky aproximujúcej lineárny priebeh fotoelektrického signálu. Štandardné odchýlky súradníc okrajov, stredu štruktúry a jej šírky sú vypočítané podľa "klasického" zákona šírenia neistôt pri výpočte fyzikálnych veličín.

Nami navrhnuté určenie súradnice rozhrania štruktúry berie do úvahy konfidenčný interval okolo regresnej priamky, v ktorom sa so zadanou pravdepodobnosťou P=1-α; (α≤1) nachádzajú hodnoty fotoelektrického signálu. Odvodili sme vzťahy určujúce hranice intervalu, v ktorom sa s očakávanou pravdepodobnosťou P nachádza skutočná hodnota súradnice rozhrania, stredu štruktúry, alebo jej šírka. Tento postup nájde uplatnenie v metrologických ústavoch schopných zmerať rozmery mikrometrových štruktúr, používaných napr. v mikroelektronike.

Obrázok: Fotoelektrický signál z reflexnej čiarky a naznačené konfidenčné intervaly, v ktorých sa s 95 % pravdepodobnosťou nachádzajú skutočné hodnoty súradníc okrajov, stredu a šírky čiarky zmeranej na dĺžkovom nanokomparátore v PTB. Pre ilustráciu, šírka týchto intervalov pre reflexnú čiarku s pravouhlým fotometrickým profilom nominálnej šírky 4 μm je rádovo nm.

Publikácie:

• KÖNING, R., KAROVIČ, K., WIMMER, G., WITKOVSKÝ, V.: Implementing the standard alghoritm used to determine the position and the width of the graduation line and the estimating the related uncertainty contributions (text je v posudzovaní v PTB).
• WIMMER, G. - KAROVIČ, K.: Determining the confidence interval for the center and width of a structure in fitting measured data by the regression line. In: MEASUREMENT 2009. 7th International Conference on Measurement. Bratislava, Institute of Measurement Science SAS, 2009, 45-48.
• WIMMER, G. - KAROVIČ, K.: Interval estimators of the centre and width of a two-dimensional microstructure. Measurement Science Review, 9, 2009, 4, 90-92.