The automated segmentation and tracking of macrophages during their migration are challenging tasks due to their dynamically changing shapes and motions. This paper proposes a new algorithm to achieve automatic cell tracking in time-lapse microscopy macrophage data. First, we design a segmentation method employing space-time filtering, local Otsu's thresholding, and the SUBSURF (subjective surface segmentation) method. Next, the partial trajectories for cells overlapping in the temporal direction are extracted in the segmented images. Finally, the extracted trajectories are linked by considering their direction of movement. The segmented images and the obtained trajectories from the proposed method are compared with those of the semi-automatic segmentation and manual tracking. The proposed tracking achieved 97.4% of accuracy for macrophage data under challenging situations, feeble fluorescent intensity, irregular shapes, and motion of macrophages. We expect that the automatically extracted trajectories of macrophages can provide pieces of evidence of how macrophages migrate depending on their polarization modes in the situation, such as during wound healing.

我们的工作针对自动分析，以量化细菌细菌群体的生长动力学。我们提出了一种创新的方法，通过自动化新的，特定的成本功能的自动化最小化对可变形细胞运动的框架跟踪。这种最小化由专用的玻尔兹曼机器（随机复发神经网络）实现。通过连续的两个成本函数的最小化，对细胞分裂的自动检测进行了类似的处理，从而交替地识别儿童对和父母的识别。我们使用（i）记录模拟细胞菌落的记录来验证提出的自动细胞跟踪算法，这些算法与微流体陷阱和（ii）真实数据密切模仿大肠杆菌的生长动力学。在一批1100个模拟图像框架上，每帧的单元格登记精度范围从94.5％到100％，平均水平很高。我们使用大肠杆菌菌落的实验图像序列（即实际数据）进行的初始测试也产生令人信服的结果，注册精度范围从90％到100％。

我们提出了一种新颖的方法，该方法将基于机器学习的交互式图像分割结合在一起，使用Supersoxels与聚类方法结合了用于自动识别大型数据集中类似颜色的图像的聚类方法，从而使分类器的指导重复使用。我们的方法解决了普遍的颜色可变性的问题，并且在生物学和医学图像中通常不可避免，这通常会导致分割恶化和量化精度，从而大大降低了必要的训练工作。效率的这种提高促进了大量图像的量化，从而为高通量成像中的最新技术进步提供了交互式图像分析。所呈现的方法几乎适用于任何图像类型，并代表通常用于图像分析任务的有用工具。

心脏周围环境的脂肪沉积与诸如动脉粥样硬化，颈动脉僵硬，冠状动脉钙化，心房颤动等许多健康风险因素相关。这些存款与肥胖有所不相关，这加强了其直接分割以进一步定量。然而，由于所需的人类工作量和医生和技术人员的后续高成本，这些脂肪的手动分割尚未在临床实践中被广泛部署。在这项工作中，我们提出了一种统一的方法，用于自主分割和两种类型的心脏脂肪量化。分段脂肪被称为心外膜和纵隔，并通过心包彼此分开。很多努力都致力于实现最小的用户干预。所提出的方法主要包括注册和分类算法以执行所需的分割。我们比较了多种分类算法对此任务的性能，包括神经网络，概率模型和决策树算法。所提出的方法的实验结果表明，心外膜和纵隔脂肪的平均准确性为98.5％（如果特征正常化，则为99.5％），其平均阳性率为98.0％。平均而言，骰子相似度指数等于97.6％。

动态MRI可以捕获具有高对比度的软组织器官中的时间解剖变化，但是获得的序列通常遭受有限的体积覆盖，这使得器官形状轨迹的高分辨率重建在时间研究中的主要挑战。由于腹部器官形状的变异性跨越时间和受试者，本研究的目的是朝向3D致密速度测量来完全覆盖整个表面并提取有意义的特征，其特征在于观察到的器官变形并实现临床作用或决定。我们在深呼吸运动期间提出了一种用于表征膀胱表面动力学的管道。对于紧凑的形状表示，首先使用重建的时间体积来使用LDDMM框架建立专用的动态4D网状序列。然后，我们从诸如网格伸长和失真的机械参数执行器官动力学的统计表征。由于我们将器官引用作为非平面，因此我们还使用平均曲率变化为度量来量化表面演变。然而，曲率的数值计算强烈地取决于表面参数化。为了应对这一依赖性，我们采用了一种用于表面变形分析的新方法。独立于参数化并最小化测地曲线的长度，通过最小化Dirichlet能量，它使表面曲线平滑地朝向球体。 eulerian PDE方法用于从曲线缩短流中导出形状描述符。使用Laplace Beltrami操作员特征函数来计算各个运动模式之间的接口，用于球形映射。用于提取用于局部控制的模拟形状轨迹的表征相关曲线的应用演示了所提出的形状描述符的稳定性。

在机器学习中调用多种假设需要了解歧管的几何形状和维度，理论决定了需要多少样本。但是，在应用程序数据中，采样可能不均匀，歧管属性是未知的，并且（可能）非纯化；这意味着社区必须适应本地结构。我们介绍了一种用于推断相似性内核提供数据的自适应邻域的算法。从本地保守的邻域（Gabriel）图开始，我们根据加权对应物进行迭代率稀疏。在每个步骤中，线性程序在全球范围内产生最小的社区，并且体积统计数据揭示了邻居离群值可能违反了歧管几何形状。我们将自适应邻域应用于非线性维度降低，地球计算和维度估计。与标准算法的比较，例如使用K-Nearest邻居，证明了它们的实用性。

人类生理学中的各种结构遵循特异性形态，通常在非常细的尺度上表达复杂性。这种结构的例子是胸前气道，视网膜血管和肝血管。可以观察到可以观察到可以观察到可以观察到可以观察到空间排列的磁共振成像（MRI），计算机断层扫描（CT），光学相干断层扫描（OCT）等医学成像模式（MRI），计算机断层扫描（CT），可以观察到空间排列的大量2D和3D图像的集合。这些结构在医学成像中的分割非常重要，因为对结构的分析提供了对疾病诊断，治疗计划和预后的见解。放射科医生手动标记广泛的数据通常是耗时且容易出错的。结果，在过去的二十年中，自动化或半自动化的计算模型已成为医学成像的流行研究领域，迄今为止，许多计算模型已经开发出来。在这项调查中，我们旨在对当前公开可用的数据集，细分算法和评估指标进行全面审查。此外，讨论了当前的挑战和未来的研究方向。

先进的体积成像方法和遗传编码的活性指标已允许在\ textit {caenorhabditis elegans}中对全脑活性进行全面表征。然而，线虫神经系统的恒定运动和变形对行为动物中的密集填充神经元的一致构成了巨大的挑战。在这里，我们提出了一种级联解决方案，用于在自由移动的\ textit {c中长期和快速识别头发神经节神经元。秀丽隐杆线}。首先，通过深度学习算法检测到来自荧光图像的潜在神经元区。第二，二维神经元区域被融合到三维神经元实体中。第三，通过利用神经元和神经元之间的相对位置信息的神经元密度分布，多级人工神经网络将工程的神经元向量转化为数字神经元身份。有了少量的培训样品，我们的自下而上的方法能够处理每一卷 - $ 1024 \ times 1024 \ times 18 $ in Voxels-少于1秒钟，并获得了$ 91 \％\％$ $ $ 91 \％的神经元检测及以上的准确性$ 80 \％$ in Neuronal跟踪在长时间的视频录制中。我们的工作代表了迈向快速和完全自动化算法的一步，用于解码自然主义行为的全部大脑活动。

图像分割的随机沃克方法是半自动图像分割的流行工具，尤其是在生物医学领域。但是，它的线性渐近运行时间和内存要求使应用于增加大小不切实际的3D数据集。我们提出了一个分层框架，据我们所知，这是克服这些随机沃克算法的限制并实现sublinear的运行时间和持续的内存复杂性的尝试。该框架的目的是 - 与基线​​方法相比，而不是改善细分质量，以使交互式分割在核心外数据集中成为可能。确认该方法的合成数据和CT-ORG数据集进行了定量评估，其中确认了算法运行时间的预期改进，同时确认了高分段质量。即使对于数百千兆字节的大小，增量（即互动更新）运行时间也已在标准PC上以秒为单位。在一个小案例研究中，证明了当前生物医学研究对大型现实世界的适用性。在广泛使用的卷渲染和处理软件Voreen（https://www.uni-muenster.de/voreen/）的5.2版5.2版中，介绍方法的实现公开可用。

从X射线冠状动脉造影（XCA）图像序列中提取对比度的血管对于直觉诊断和治疗具有重要的临床意义。在这项研究中，XCA图像序列O被认为是三维张量输入，血管层H是稀疏张量，而背景层B是低级别张量。使用张量核标准（TNN）最小化，提出了一种基于张量的强稳定主成分分析（TRPCA）的新型血管层提取方法。此外，考虑了血管的不规则运动和周围无关组织的动态干扰，引入了总变化（TV）正规化时空约束，以分离动态背景E。 - 阶段区域生长（TSRG）方法用于血管增强和分割。全局阈值分割用作获得主分支的预处理，并使用ra样特征（RLF）滤波器来增强和连接破碎的小段，最终的容器掩模是通过结合两个中间结果来构建的。我们评估了TV-TRPCA算法的前景提取的可见性以及TSRG算法在真实临床XCA图像序列和第三方数据库上的血管分割的准确性。定性和定量结果都验证了所提出的方法比现有的最新方法的优越性。

由于图像的复杂性和活细胞的时间变化，来自明亮场光显微镜图像的活细胞分割具有挑战性。最近开发的基于深度学习（DL）的方法由于其成功和有希望的结果而在医学和显微镜图像分割任务中变得流行。本文的主要目的是开发一种基于U-NET的深度学习方法，以在明亮场传输光学显微镜中分割HeLa系的活细胞。为了找到适合我们数据集的最合适的体系结构，提出了剩余的注意U-net，并将其与注意力和简单的U-NET体系结构进行了比较。注意机制突出了显着的特征，并抑制了无关图像区域中的激活。残余机制克服了消失的梯度问题。对于简单，注意力和剩余的关注U-NET，我们数据集的平均值得分分别达到0.9505、0.9524和0.9530。通过将残留和注意机制应用在一起，在平均值和骰子指标中实现了最准确的语义分割结果。应用的分水岭方法适用于这种最佳的（残留的关注）语义分割结果，使每个单元格的特定信息进行了分割。

本文提出了一种延时3D细胞分析的方法。具体而言，我们考虑了准确定位和定量分析亚细胞特征的问题，以及从延时3D共聚焦细胞图像堆栈跟踪单个细胞的问题。细胞的异质性和多维图像的体积提出了对细胞形态发生和发育的完全自动化分析的主要挑战。本文是由路面细胞生长过程和构建定量形态发生模型的动机。我们提出了一种基于深度特征的分割方法，以准确检测和标记每个细胞区域。基于邻接图的方法用于提取分段细胞的亚细胞特征。最后，提出了使用多个单元格特征的基于强大的图形跟踪算法在不同的时间实例中关联单元格。提供了广泛的实验结果，并证明了所提出的方法的鲁棒性。该代码可在GitHub上获得，该方法可通过Bisque Portal作为服务可用。

由胰腺管网络的具有挑战性的分割任务激发，本文解决了两个通常遇到生物医学成像问题的问题：分割的拓扑一致性，以及昂贵或困难的注释。我们的贡献如下：a）我们提出了一个拓扑评分，该评分衡量了预测和地面真理分割之间的拓扑和几何一致性，应用于模型选择和验证。 b）我们在时间序列图像数据上为这一困难的嘈杂任务提供了完整的深度学习方法。在我们的方法中，我们首先使用半监管的U-NET体系结构，适用于通用分割任务，该任务共同训练自动编码器和分割网络。然后，随着时间的流逝，我们使用循环的跟踪来进一步改善预测的拓扑。这种半监督的方法使我们能够利用未经通知的数据来学习特征表示，尽管我们的带注释的培训数据的变化非常有限，但该特征表示具有较高可变性的数据。我们的贡献在具有挑战性的分割任务上得到了验证，从嘈杂的实时成像共聚焦显微镜中定位胎儿胰腺中的管状结构。我们表明，我们的半监督模型不仅优于完全监督和预训练的模型，而且还优于在训练过程中考虑拓扑一致性的方法。此外，与经过平均循环得分为0.762的CLDICE的U-NET相比，我们的方法的平均环路得分为0.808。

Multilayer Neural Networks trained with the backpropagation algorithm constitute the best example of a successful Gradient-Based Learning technique. Given an appropriate network architecture, Gradient-Based Learning algorithms can be used to synthesize a complex decision surface that can classify high-dimensional patterns such as handwritten characters, with minimal preprocessing. This paper reviews various methods applied to handwritten character recognition and compares them on a standard handwritten digit recognition task. Convolutional Neural Networks, that are specifically designed to deal with the variability of 2D shapes, are shown to outperform all other techniques.Real-life document recognition systems are composed of multiple modules including eld extraction, segmentation, recognition, and language modeling. A new learning paradigm, called Graph Transformer Networks (GTN), allows such multi-module systems to be trained globally using Gradient-Based methods so as to minimize an overall performance measure.Two systems for on-line handwriting recognition are described. Experiments demonstrate the advantage of global training, and the exibility of Graph Transformer Networks.A Graph Transformer Network for reading bank check is also described. It uses Convolutional Neural Network character recognizers combined with global training techniques to provides record accuracy on business and personal checks. It is deployed commercially and reads several million checks per day.

The International Workshop on Reading Music Systems (WoRMS) is a workshop that tries to connect researchers who develop systems for reading music, such as in the field of Optical Music Recognition, with other researchers and practitioners that could benefit from such systems, like librarians or musicologists. The relevant topics of interest for the workshop include, but are not limited to: Music reading systems; Optical music recognition; Datasets and performance evaluation; Image processing on music scores; Writer identification; Authoring, editing, storing and presentation systems for music scores; Multi-modal systems; Novel input-methods for music to produce written music; Web-based Music Information Retrieval services; Applications and projects; Use-cases related to written music. These are the proceedings of the 3rd International Workshop on Reading Music Systems, held in Alicante on the 23rd of July 2021.

血液涂片图像的自动化红细胞（RBC）分类有助于血液医生在降低的时间和成本下分析RBC实验室的结果。但是，重叠的单元格可能会导致错误的预测结果，因此必须在分类之前将它们分成多个RBC。为了对具有深度学习进行深度学习的多个类，医学成像中的不平衡问题是常见的，因为正常样本总是高于罕见疾病样本。本文提出了一种新方法，用于从血液涂片图像进行分类和分类RBC，专门用于解决细胞重叠和数据不平衡问题。专注于重叠的细胞分离，我们的分割过程首先估计省略号来代表RBC。该方法检测凹点，然后使用指向椭圆拟合找到椭圆点。 20血涂片图像的精度为0.889。分类需要平衡的培训数据集。但是，一些RBC类型很少见。来自20,875个单独的RBC样本的12个RBC课程的该数据集的不平衡比为34.538。因此，使用机器学习与不平衡数据集的RBC分类是比许多其他应用更具挑战性的。我们分析了处理这个问题的技术。最佳精度和F1分数分别使用带增强的有效网络-B1分别为0.921和0.8679。实验结果表明，通过改善少数群体课程的F1分数，增强的重量平衡技术有可能处理不平衡问题，而数据增强显着提高了整体分类性能。

晚期钆增强磁共振成像（LGE MRI）通常用于可视化和量化左心房（LA）疤痕。疤痕的位置和程度提供了心理生理学和心房颤动进展的重要信息（AF）。因此，LGE MRI的La Scar分段和量化可用于AF患者的计算机辅助诊断和治疗分层。由于手动描绘可能是耗时的，并且经过专家内和专家间变异性，因此非常需要自动化这种计算，这然而仍然仍然具有挑战性和研究。本文旨在为La腔，墙壁，瘢痕和消融差距分割和LGE MRI的定量提供系统审查，以及AF研究的相关文献。具体而言，我们首先总结AF相关的成像技术，特别是LGE MRI。然后，我们详细介绍了四个计算任务的方法，并总结了每个任务中应用的验证策略。最后，概述了未来可能的未来发展，简要调查了上述方法的潜在临床应用。审查表明，该主题的研究仍处于早期阶段。虽然已经提出了几种方法，但特别是对于LA分割，由于与图像采集的高度变化相关的性能问题和图像采集差异有关的性能问题，仍有很大的算法发展。

Specular microscopy assessment of the human corneal endothelium (CE) in Fuchs' dystrophy is challenging due to the presence of dark image regions called guttae. This paper proposes a UNet-based segmentation approach that requires minimal post-processing and achieves reliable CE morphometric assessment and guttae identification across all degrees of Fuchs' dystrophy. We cast the segmentation problem as a regression task of the cell and gutta signed distance maps instead of a pixel-level classification task as typically done with UNets. Compared to the conventional UNet classification approach, the distance-map regression approach converges faster in clinically relevant parameters. It also produces morphometric parameters that agree with the manually-segmented ground-truth data, namely the average cell density difference of -41.9 cells/mm2 (95% confidence interval (CI) [-306.2, 222.5]) and the average difference of mean cell area of 14.8 um2 (95% CI [-41.9, 71.5]). These results suggest a promising alternative for CE assessment.

本文提出了一个新颖的像素间隔下采样网络（PID-NET），以较高的精度计算任务，以更高的精度计数任务。 PID-NET是具有编码器架构的端到端卷积神经网络（CNN）模型。像素间隔向下采样操作与最大功能操作相连，以结合稀疏和密集的特征。这解决了计数时茂密物体的轮廓凝结的局限性。使用经典分割指标（骰子，Jaccard和Hausdorff距离）以及计数指标进行评估。实验结果表明，所提出的PID-NET具有最佳的性能和潜力，可以实现密集的微小对象计数任务，该任务在数据集上具有2448个酵母单元图像在数据集上达到96.97 \％的计数精度。通过与最新的方法进行比较，例如注意U-NET，SWIN U-NET和TRANS U-NET，提出的PID-NET可以分割具有更清晰边界和较少不正确的碎屑的密集的微小物体，这表明PID网络在准确计数的任务中的巨大潜力。

可靠地定量自然和人为气体释放（例如，从海底进入海洋的自然和人为气体释放（例如，Co $ _2 $，甲烷），最终是大气，是一个具有挑战性的任务。虽然船舶的回声探测器允许在水中检测水中的自由气，但是即使从较大的距离中，精确量化需要诸如未获得的升高速度和气泡尺寸分布的参数。光学方法的意义上是互补的，即它们可以提供从近距离的单个气泡或气泡流的高时和空间分辨率。在这一贡献中，我们介绍了一种完整的仪器和评估方法，用于光学气泡流特征。专用仪器采用高速深海立体声摄像机系统，可在部署在渗透网站以进行以后的自动分析时录制泡泡图像的Tbleabytes。对于几分钟的短序列可以获得泡特性，然后将仪器迁移到其他位置，或者以自主间隔模式迁移到几天内，以捕获由于电流和压力变化和潮汐循环引起的变化。除了报告泡沫特征的步骤旁边，我们仔细评估了可达准确性并提出了一种新颖的校准程序，因为由于缺乏点对应，仅使用气泡的剪影。该系统已成功运营，在太平洋高达1000万水深，以评估甲烷通量。除了样品结果外，我们还会报告在开发期间汲取的故障案例和经验教训。