CASE 04画像解析・波長解析

ハイパースペクトル画像解析システムの開発

医学系研究室での研究支援として取り組んだ開発事例です。波長ごとの反射データを画像として可視化。単波長・波長比のヒートマップ、二値化、教師領域とのDice評価、閾値探索を行う解析システムを構築しました。

CLIENT
医学系研究室
FIELD
画像解析・波長解析
DEVELOPMENT
モデル・解析処理の実装、評価・可視化
SUPPORT
コードの解説、実験条件の設定補助
TECHNOLOGY
  • Windows / Python / uv
  • NumPy / pandas / Pillow
  • Matplotlib / labelme

開発の目的

ハイパースペクトル画像の反射データをもとに、波長や波長比による違いを可視化し、教師領域と比較する解析システムを開発しました。ヒートマップ生成から評価までをまとめて実行できます。

ハイパースペクトル画像解析の仕組み座標付きの波長ごとの反射データから、単波長または波長比 R(λa)/R(λb) のヒートマップを生成し、閾値で二値化する。二値化した予測領域Aと、labelmeで作成した教師領域BのDice係数 2|A∩B|/(|A|+|B|) を計算し、閾値をグリッドサーチしてDiceが最大となる条件を探す。01 DATA CUBE02 FEATURE03 HEATMAP04 BINARIZE05 DICEλ1λn波長ごとの反射データ座標付きの CSV単波長または波長比R(λa) / R(λb)ヒートマップを生成元画像への重ね合わせも可能閾値 t で二値化A 予測領域B 教師領域(labelme)Dice = 2|A∩B| / (|A|+|B|)06 THRESHOLD SEARCH閾値をグリッドサーチし、Diceが最大となる条件を探索閾値 t →Dice 最大
FIGURE波長ごとの反射データから単波長・波長比のヒートマップを作成し、閾値で二値化。教師領域とのDice係数を計算し、Diceが最大となる閾値を探索します。

処理の全体像

入力データから解析・評価結果を出力するまでの流れです。

INPUT

  • 座標付きの波長データ
  • 元画像・教師領域

PROCESS

  1. 単波長・波長比の可視化
  2. 二値化とDice計算
  3. 二値化閾値の探索

OUTPUT

  • ヒートマップ・比較画像
  • Dice評価のCSV
  • 探索した閾値と評価結果

開発内容

前処理、モデルの実装、評価・可視化を組み合わせています。

POINT 01

波長・波長比のヒートマップ

各波長の反射データと波長比からヒートマップを生成します。元画像への重ね合わせと、ヒートマップのみの出力に対応しています。

POINT 02

二値化と教師領域の比較

指定した閾値で二値化し、labelmeの教師領域とのDice係数を計算します。教師領域と予測領域の重なりを比較画像として出力できます。

POINT 03

閾値探索と一括実行

二値化の閾値をグリッドサーチし、Diceが最大になる条件を探索します。ヒートマップ生成からDice評価までをパイプラインとして実行できます。

技術構成

主要な技術と、それぞれが担う処理をまとめています。

領域技術用途
実行環境Windows / Python / uv解析スクリプトの実行
データ・画像処理NumPy / pandas / Pillow反射データと画像の処理
可視化・評価Matplotlib / labelmeヒートマップ、教師領域との比較、Dice評価

実現したこと

波長・波長比の可視化、二値化、教師領域との比較、閾値探索までを実行する解析システムを構築しました。比較画像とCSVを出力し、解析条件ごとの結果を確認できます。あわせて、開発したコードの解説と、実験に合わせた条件設定の補助を行いました。

データに合った解析方法を、
一緒に検討します

扱う画像やデータ、解析したいテーマに応じて、必要なモデルと処理の仕組みをご提案します。検討段階からご相談ください。

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