V průběhu řešení projektu MŠMT 2B06107 byl vytvořen software pro objektivní vyhodnocování obsahu intramuskulárního tuku na digitálním obraze průřezu hovězího masa.
Software byl vytvořen s ohledem k následujícím cílům a účelům:
- pro účely rutinní analýzy laboratorních vzorků hovězího masa z hlediska obsahu intramuskulárního tuku,
- z důvodu absence a nutnosti vytvoření objektivní opakovatelné metody k určení tzv. „marbling skóre“,
- uživatelské hodnocení protučnění hovězího masa.
Popisovaný software slouží k hodnocení digitálního obrazu průřezu svalu hovězího masa (např. MTTL) pořízeného pomocí skeneru či digitálního fotoaparátu na uniformním pozadí. K hodnocení obrazové informace je použito principů známých ze základů analýzy obrazu a strojového učení. Každý pixel obrazu spolu s informací o průměrných barevných složkách jeho 8-okolí je pomocí modelu rozhodovacího stromu klasifikován jako pixel představující tuk nebo libové maso. K vytvoření rozhodovacího modelu byla použita sada 50 digitálních fotografií průřezů MLLT pořízených v rámci řešení projektu. Rozhodovací model byl vytvořen pomocí programového balíku WEKA-3-4-6 algoritmem J48 (Witten,1999). Model je pomocí čtení textové podoby rozhodovacího stromu zakomponován do uživatelského rozhraní programu Marbling IA. Tento přístup umožňuje jednoduchou uživatelskou výměnu hodnotícího modelu, např. v případě potřeby hodnocení v jiných technologických podmínkách.
Model je vytvořen pro klasifikaci pomocí následujících parametrů:
- avg_n – průměrná hodnota barevných složek klasifikovaného pixelu a bodů v jeho 8-okolí,
- avg_r, avg_g, avg_b – průměrné hodnoty jednotlivých (R,G, B) barevných složek klasifikovaného pixelu a bodů v jeho 8-okolí,
- R, G, B – hodnoty barevných složek hodnoceného pixelu.
Přesnost klasifikace dosažené na experimentální sadě 50 fotografií průřezu svalem pořízených v rámci projektu při ověření pomocí desetinásobné křížové validace je shrnuta v následujícím přehledu:
Correctly Classified Instances 236027 99.9822 %
Incorrectly Classified Instances 42 0.0178 %
Kappa statistic 0.9991
Mean absolute error 0.0002
Root mean squared error 0.0127
Relative absolute error 0.109 %
Root relative squared error 3.9365 %
Total Number of Instances 236069
=== Detailed Accuracy By Class ===
TP Rate FP Rate Precision Recall F-Measure Class
1 0.001 1 1 1 maso
0.999 0 0.999 0.999 0.999 tuk
=== Confusion Matrix ===
a b <-- classified as
208299 19 | a = maso
23 27728 | b = tuk
V sadě dostupných fotografií byla dosažena přesnost klasifikace 99,9822 %. Lze tedy očekávat vhodnou opakovatelnost výsledků při individuální kalibraci nebo dostatečně robustním rozhodovacím modelu.
Software postupně vyhodnotí všechny body digitálního obrazu kromě uniformního pozadí. Přitom pomocí kontejnerů provede shlukovou analýzu pixelů označených jako „tuk“. U jednotlivých shluků sleduje jejich velikost, relativní velikost, cirkularitu a obvod shluku. Výsledky spolu s identifikací shluku umístí na výstup. U celého obrazu jsou sledovány následující parametry:
- celková plocha vzorku mimo pozadí (Whole Area),
- plocha libového masa (svalu) (Loan Meat Content) – absolutní i relativní,
- plocha tukové tkáně (Fat Content) – absolutní i realtivní,
- počet shluků tuku (Cluster Count),
- průměrná velikost shluku – absolutní i relativní (Average Cluster Area),
- průměrný obvod shluku – absolutní i relativní (Average Cluster Perimeter),
- průměrná cirkularita shluku (Average Circularity).
Pomocí těchto parametrů by mělo být umožněno také objektivní hodnocení marbling skóre po vhodné kalibraci.
Uživatelské rozhraní software je realizováno v programovém prostředí Borland Delphi 2005 (Borland Software Corporatin, 2005) s pomocí volně dostupného balíku DIContainers 3.0.0 (The Delphi Inspiration, 2008). Umožňuje načtení souboru s digitálním obrazem, jeho úpravu digitálními filtry, provedení a výstup samotného hodnocení s možností exportu do MS Excel.
Software byl po dohodě s uživatelem aplikován a zkalibrován pro podmínky pracoviště katedry speciální zootechniky JČU v Českých Budějovicích a ve společnosti M.I.L.O.S. Inc., Česká republika o.s. IČ: 48207144, kde slouží pro experimentální účely a jako kontrolní metoda referenčních laboratorních metod.
Software je majetkem Výzkumného ústavu pro chov skotu, s.r.o. a je potenciálním zájemcům a uživatelům v demoverzi zpřístupněn na webových stránkách instituce. Software byl zpřístupněn k rutinnímu použití v laboratorních podmínkách katedry speciální zootechniky JČU v Českých Budějovicích a ve společnosti M.I.L.O.S. Inc., Česká republika o.s. IČ: 48207144. Cenové podmínky případného použití u jiného uživatele jsou předmětem jednání instituce s tímto případným zájemcem. Software bude uplatněn a zaregistrován v RIV jako výsledek typu R (autorizovaný software) za výzkumný a vývojový projekt MŠMT 2B06107 v roce 2008.