Two-Dimensional Gel Electrophoresis Image Registration Using Block-Matching Techniques and Deformation Models

[Abstract] Block-matching techniques have been widely used in the task of estimating displacement in medical images, and they represent the best approach in scenes with deformable structures such as tissues, fluids, and gels. In this article, a new iterative block-matching technique—based on successive deformation, search, fitting, filtering, and interpolation stages—is proposed to measure elastic displacements in two-dimensional polyacrylamide gel electrophoresis (2D–PAGE) images. The proposed technique uses different deformation models in the task of correlating proteins in real 2D electrophoresis gel images, obtaining an accuracy of 96.6% and improving the results obtained with other techniques. This technique represents a general solution, being easy to adapt to different 2D deformable cases and providing an experimental reference for block-matching algorithms.Galicia. Consellería de Economía e Industria; 10MDS014CTGalicia. Consellería de Economía e Industria; 10SIN105004PRInstituto de Salud Carlos III; PI13/0028

Técnicas basadas en kernel para el análisis de texturas en imagen biomédica

[Resumen] En problemas del mundo real es relevante el estudio de la importancia de todas las variables obtenidas de manera que sea posible la eliminación de ruido, es en este punto donde surgen las técnicas de selección de variables. El objetivo de estas técnicas es pues encontrar el subconjunto de variables que describan de la mejor manera posible la información útil contenida en los datos permitiendo mejorar el rendimiento. En espacios de alta dimensionalidad son especialmente interesantes las técnicas basadas en kernel, donde han demostrado una alta eficiencia debido a su capacidad para generalizar en dichos espacios. En este trabajo se realiza una nueva propuesta para el análisis de texturas en imagen biomédica mediante la integración, utilizando técnicas basadas en kernel, de diferentes tipos de datos de textura para la selección de las variables más representativas con el objetivo de mejorar los resultados obtenidos en clasificación y en interpretabilidad de las variables obtenidas. Para validar esta propuesta se ha formalizado un diseño experimental con cuatro fases diferenciadas: extracción y preprocesado de los datos, aprendizaje y selección del mejor modelo asegurando la reproducibilidad de los resultados a la vez que una comparación en condiciones de igualdad.[Resumo] En problemas do mundo real é relevante o estudo da importancia de todas as variables obtidas de maneira que sexa posible a eliminación de ruído, é neste punto onde xorden as técnicas de selección de variables. O obxectivo destas técnicas é pois encontrar o subconxunto de variables que describan do mellor xeito posible a información útil contida nos datos permitindo mellorar o rendemento. En espazos de alta dimensionalidade son especialmente interesantes as técnicas baseadas en kernel, onde demostraron unha alta eficiencia debido á súa capacidade para xeneralizar nos devanditos espazos. Neste traballo realízase unha nova proposta para a análise de texturas en imaxe biomédica mediante a integración, utilizando técnicas baseadas en kernel, de diferentes tipos de datos de textura para a selección das variables máis representativas co obxectivo de mellorar os resultados obtidos en clasificación e en interpretabilidade das variables obtidas. Para validar esta proposta formalizouse un deseño experimental con catro fases diferenciadas: extracción e preprocesar dos datos, aprendizaxe e selección do mellor modelo asegurando a reproducibilidade dos resultados á vez que unha comparación en condicións de igualdade. Utilizáronse imaxes de xeles de electroforese bidimensional.[Abstract] In real-world problems it is of relevance to study the importance of all the variables obtained, so that denoising could be possible, because it is at this point when the variable selection techniques arise. Therefore, these techniques are aimed at finding the subset of variables that describe' in the best possible way the useful information contained in the data, allowing improved performance. In high-dimensional spaces, the kernel-based techniques are of special relevance, as they have demonstrated a high efficiency due to their ability to generalize in these spaces. In this work, a new approach for texture analysis in biomedical imaging is performed by means of integration. For this procedure, kernel-based techniques were used with different types of texture data for the selection of the most representative variables in order to improve the results obtained in classification and interpretability of the obtained variables. To validate this proposal, an experimental design has been concluded, consisting of four different phases: 1) Data extraction; 2) Data pre-processing; 3) Learning and 4) Selection of the best model to ensure the reproducibility of results while making a comparison under conditions of equality. In this regard, two-dimensional electrophoresis gel images have been used