XXIV Congresso Brasileiro de Engenharia Biomédica – CBEB 2014 1 CORREÇÃO DE ARTEFATOS DE MOVIMENTO EM IMAGENS DE VÍDEO DE MICROSCOPIA INTRAVITAL COM APLICAÇÃO NA DETECÇÃO AUTOMÁTICA DE LEUCÓCITOS Carlos H. V. Pinto*, Paulo G. de L. Freire*, Bruno C. G. da Silva*, Danielle Bernardes**, Juliana C. Tavares** e Ricardo J. Ferrari* *Departamento de Computação – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos – SP, Brasil **Departamento de Fisiologia e Biofísica – Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte – MG, Brasil e-mail: carlos.pinto@dc.ufscar.br Resumo: A microscopia intravital (MI) é uma poderosa ferramenta para observação e imageamento in vivo de sistemas biológicos, tendo importante aplicação no estudo das interações leucócito-endotélio que ocorrem na microcirculação de diversos tecidos animais. Um dos principais obstáculos para a análise in vivo é a presença de borramento e de artefatos de movimento nas sequências de quadros de vídeo adquiridas, em decorrência da respiração e dos batimentos cardíacos inevitáveis do animal. Isso compromete significativamente a detecção e o rastreamento de leucócitos ao longo dos quadros, tanto em análises visuais como nas automáticas. Assim, este trabalho realizou o estudo e aplicação de duas técnicas de deconvolução cega para a correção de artefatos de movimento em vídeos de MI, com uma avaliação quantitativa de como tal restauração afeta o desempenho de dois métodos de detecção automática de leucócitos. Pela análise comparativa de precisão versus revocação, concluiu-se que a restauração dos quadros de fato melhora a eficácia das detecções automáticas e, assim, tem utilidade no pré-processamento de vídeos para análises in vivo. Palavras-chave: microscopia intravital, detecção automática de leucócitos, deconvolução cega. Abstract: Intravital microscopy (IM) is a powerful tool for the in vivo observation and imaging of biological systems, having important application in the study of the leukocyte-endothelial interactions which occur in the microcirculation of various animal tissues. One of the major obstacles for the in vivo analysis is the presence of blurring and motion artifacts in the acquired video frames sequences, due to the animal’s unavoidable breathing and heartbeats. This greatly compromises the detection and tracking of leukocytes over the frames, both in visual and automatic analyzes. Therefore, this paper carried out the study and application of blind deconvolution techniques for the correction of motion artifacts in IM videos, with a quantitative assessment of how such restoration affects the performance of two automatic methods of leukocytes detection. From the comparative precision versus recall analysis it was concluded that the frames restoration in fact improves the effectiveness of the automatic detections and, therefore, it can be useful in the preprocessing of videos for in vivo analyses. Keywords: intravital microscopy, automatic detection of leukocytes, blind deconvolution. Introdução A microscopia intravital (MI) é uma poderosa ferramenta para observação e imageamento in vivo de sistemas biológicos, tendo importante aplicação no estudo das interações leucócito-endotélio que ocorrem na microcirculação de diversos tecidos animais, sob condições normais e patológicas, visando o desenvolvimento de estratégias terapêuticas para o tratamento de doenças inflamatórias [1, 2]. Tradicionalmente, a análise das sequências de imagens é realizada de maneira visual por um especialista. Entretanto, trata-se de um trabalho repetitivo, que consome muito tempo, e cuja precisão das medições pode ser afetada pela fadiga visual do observador e também variar significativamente entre diferentes observadores [3]. Assim, o estudo e desenvolvimento de técnicas automáticas para a detecção, o rastreamento e a análise de leucócitos em vídeos de MI figura atualmente como uma área de pesquisa bastante ativa [3]. Diferentemente do que ocorre na análise in vitro, o controle das condições de aquisição das imagens de MI é bastante limitado, especialmente no que se refere à imobilização do animal em observação. Por essa razão, um dos principais obstáculos nesse tipo de análise é a presença de borramento e de artefatos de movimento nas imagens de vídeo adquiridas, surgidos em decorrência da respiração e dos batimentos cardíacos do animal [4, 5]. Isso compromete significativamente a detecção e o rastreamento dos leucócitos ao longo da sequência de quadros, tanto nas análises visuais como naquelas realizadas por métodos automáticos. Até certo ponto, o movimento pode ser corrigido com técnicas de co-registro de imagens [4, 6] ou mesmo por aparatos eletro-mecânicos especialmente desenvolvidos para esse fim [5]. Mas se o movimento