[论文解读] Easy-GT: Open-Source Software to Facilitate Making the Ground Truth for White Blood Cells Nucleus.

Seyedeh-Zahra Mousavi Kouzehkanan, Islam Tavakoli+1 more|arXiv (Cornell University)|Jan 27, 2021

Digital Imaging for Blood Diseases参考文献 18被引用 6

一句话总结

Easy-GT 是一款开源软件，通过结合基于 Otsu 阈值分割的核检测方法（DSC = 95.42%）与交互式界面，加速了白细胞（WBC）核真实标注的创建，使病理学家能够优化分割结果。与手动方法相比，该工具将真实标注准备时间减少了六倍以上。

ABSTRACT

The nucleus of white blood cells (WBCs) plays a significant role in their detection and classification. Appropriate feature extraction of the nucleus is necessary to fit a suitable artificial intelligence model to classify WBCs. Therefore, designing a method is needed to segment the nucleus accurately. There should be a comparison between the ground truths distinguished by a hematologist and the detected nuclei to evaluate the performance of the nucleus segmentation method accurately. It is a time-consuming and tedious task for experts to establish the ground truth manually. This paper presents an intelligent open-source software called Easy-GT to create the ground truth of WBCs' nucleus faster and easier. This software first detects the nucleus by employing a new Otsu's thresholding-based method with a dice similarity coefficient (DSC) of 95.42 %; the hematologist can then create a more accurate ground truth, using the designed buttons to modify the threshold value. This software can speed up ground truth's forming process more than six times.

研究动机与目标

• 解决在医学影像中手动创建 WBC 核分割准确真实标注所面临的耗时挑战。
• 通过提供一种自动化但可编辑的核检测流程，减轻病理学家的工作负担。
• 提高真实标注生成的准确性和效率，以支持更优的 AI 模型在 WBC 分类任务中的训练。
• 通过标准化且经专家验证的真实标注，实现对核分割算法的更快、更一致的评估。
• 提供一款开源解决方案，将专家经验与自动化检测相结合，以提升可重复性与可扩展性。

提出的方法

• 采用一种新颖的基于 Otsu 阈值分割的方法，从组织病理学图像中自动检测 WBC 核。
• 使用 Dice 相似性系数（DSC）95.42% 评估初始自动化分割结果与专家标注的真实标注之间的差异。
• 集成交互式界面，配备可调节的阈值控制功能，使病理学家能够实时优化分割结果。
• 允许专家通过直观的按钮动态调整阈值，以修正过度或不足分割的区域。
• 存储并导出最终经专家验证的真实标注，用于 AI 模型的训练与评估。
• 优化工作流程，在最大限度提升真实标注创建的准确性与一致性的同时，最小化人工干预。

实验结果

研究问题

• RQ1 基于 Otsu 阈值分割的自动化核检测方法能否在 WBC 核分割中实现高精度？
• RQ2 交互式软件界面在多大程度上可减少病理学家创建 WBC 核准确真实标注所需的时间？
• RQ3 将自动化检测与专家修正相结合，如何提升真实标注生成的效率与可靠性？
• RQ4 与完全手动标注相比，使用 Easy-GT 在真实标注创建速度上能获得多大的性能提升？
• RQ5 该软件在支持快速专家修正的同时，能否保持高水平的分割精度（以 DSC 衡量）？

主要发现

• 基于 Otsu 阈值分割的方法在 WBC 核分割中实现了 95.42% 的 Dice 相似性系数（DSC），表明初始检测精度很高。
• 与手动标注相比，Easy-GT 将 WBC 核真实标注的创建时间减少了六倍以上。
• 交互式界面使病理学家能够通过实时调整阈值，高效修正分割错误。
• 该软件显著减少了真实标注创建过程中所需的人工劳动，同时未牺牲分割质量。
• 自动化检测与专家验证的结合，确保了真实标注生成过程的速度与准确性。
• Easy-GT 提供了一种可扩展的开源解决方案，支持可重复、一致的 WBC 核标注，助力 AI 模型开发。