Automatización de los procesos de cuantificación y caracterización de bacterias en imágenes digitales de microscopía

Abstract

El estudio de técnicas automatizadas para la caracterización de bacterias y colonias de bacterias en imágenes de microscopía electrónica con muestras bacterianas, condujo al diseño e implantación de un conjunto de algoritmos basados en técnicas de procesamiento de imágenes. Las técnicas utilizadas fueron la homogeneización del fondo, segmentación con la transformada de Watershed y reconocimiento de estructuras con la comparación de plantillas (template matching), con la finalidad de identificar las bacterias y, de esta manera, determinar la cantidad, forma y tamaño promedio de las mismas, así como también cuantificar las colonias de bacterias y determinar su tamaño promedio. La homogeneización del fondo de la imagen logró equilibrar las variaciones en los tonos correspondientes al fondo, mejorando el procesamiento realizado por la transformada Watershed para la separación de fondo y objetos (bacterias) y finalmente poder ser identificados por la comparación de plantillas (template matching) mediante el uso de plantillas construidas a partir de la información existente en las imágenes en estudio. Con la automatización del proceso de caracterización de bacterias y colonias de bacterias se logra obtener los resultados de forma rápida, disminuir errores ocasionados por la falta de exactitud en los cálculos y eliminar la subjetividad presente en los resultados finales. El funcionamiento de los algoritmos fue probado al procesar imágenes de diferentes características correspondientes a muestras con distintos organismos. Los resultados obtenidos se compararon con los valores encontrados para las imágenes durante el proceso manual de caracterización de bacterias realizado por un biólogo y la revisión documental. Los resultados obtenidos se encuentran dentro de los rangos sugeridos en los estudios experimentales de los microorganismos contemplados por la literatura.