XXIV Congresso Brasileiro de Engenharia Biomédica – CBEB 2014 1 TÉCNICA DE ESTABILIZAÇÃO DE MOVIMENTO EM MICROSCOPIA INTRAVITAL UTILIZANDO MÉTODOS DE CO-REGISTRO DE IMAGENS Bruno C. Gregório da Silva*, Paulo G. Freire*, Rodrigo F. Mello***, Danielle Bernardes**, Juliana C. Tavares** e Ricardo J. Ferrari* * Departamento de Computação - Universidade Federal de São Carlos (UFSCar), São Carlos, Brasil ** Departamento de Fisiologia e Biofísica, Instituto de Ciências Biológicas - Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG), Belo Horizonte, MG - Brasil *** Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação - Universidade de São Paulo (USP), São Carlos, SP - Brasil e-mail: bruno.silva@dc.ufscar.br Resumo: A detecção e o rastreamento automáticos de leucócitos em imagens de vídeo de MI podem garantir análises mais precisas e, consequentemente, auxiliar os pesquisadores no desenvolvimento de estratégias terapêuticas mais eficazes. Entretanto, na análise in vivo, a respiração e a atividade cardíaca do animal ocasionam a perda momentânea do foco dos vasos, gerando imagens borradas e distorcidas. Esse fato dificulta consideravelmente a detecção e o rastreamento dos leucócitos. Portanto, este trabalho propõe um método multirresolução para a estabilização de sequências de imagens de MI que utiliza a técnica demons simétrica, com transformações afins e deformáveis. Os resultados obtidos da aplicação do método proposto indicam uma melhoria visual significativa na estabilização das imagens, quantificada pelo aumento no valor médio da métrica PSNR de 35 para 40dB, aplicada sobre os resíduos resultantes da subtração de imagens consecutivas do vídeo. Palavras-chave: estabilização de imagem, microscopia intravital, co-registro de imagens, detecção e rastreamento de leucócitos. Abstract: The automatic detection and tracking of leukocytes in intravital microscopy images can ensure more accurate analysis and consequently help researchers in the development of more effective therapeutic strategies. However, in in vivo analysis, the respiration and cardiac activity of the animal cause momentary loss of focus of the vessels, causing blurred and distorted images. This fact considerably hinders the detection and tracking of leukocytes. Therefore, this paper proposes a multiresolution method for the stabilization of intravital microscopy image sequence using symmetric demons technique, with affine and deformable transformations. The results obtained from proposed method indicate a significant visual improvement in image stabilization, quantified by the increase of average value of the PSNR metric from 35 to 40dB, applied over the residuals from subtraction of consecutive video frames. Keywords: image stabilization, intravital microscopy, image registration, detection and tracking of leukocytes. Introdução O estudo das interações leucócito-endotélio na mi- crocirculação de tecidos e em condições inflamatórias pode auxiliar no desenvolvimento de estratégias tera- pêuticas mais eficazes [1]. Nesse contexto, a microsco- pia intravital (MI) [2] torna-se uma ferramenta essencial para estudos experimentais in vivo. Atualmente, a forma de análise das imagens é a ob- servação visual dos eventos leucocitários. Tal análise permite a contagem e a avaliação dos leucócitos rolando e aderidos nas paredes dos vasos sanguíneos. No entan- to, a análise visual é uma tarefa que consome muito tempo e que pode afetar a precisão das medições devido à fadiga visual do observador [3]. Um dos principais desafios no desenvolvimento de métodos automáticos em MI é a estabilização dos mo- vimentos do vídeo, ocasionados principalmente pela respiração e batimento cardíaco do animal [4]. Tais movimentos causam mudanças momentâneas no plano focal do microscópio e, consequentemente, geram bor- ramentos e distorções nas imagens. Para solucionar tal problema, algumas pesquisas têm sido realizadas a fim de melhorar as imagens obtidas, tanto via técnicas de processamento de imagens [5] [6], quanto no processo de aquisição das mesmas, como é o caso da criação de novos componentes mecânicos [7] para a fixação do animal. Uma desvantagem dessa última abordagem é que as forças aplicadas na estabilização do animal po- dem interferir no processo leucocitário, que é extrema- mente sensível. Neste trabalho, o problema de estabilização de movimento em vídeos de MI é corrigido através de técnicas de co-registro de imagens, aplicadas a pares consecutivos de quadros do vídeo. Materiais e métodos Nesta seção são descritas as características das ima- gens utilizadas no trabalho e do método desenvolvido. Banco de imagens – As imagens de vídeo do recrutamento in vivo de leucócitos, marcados com rodamina 6G nas vênulas pós-capilares da 193