O grupo LIA2 deseña un software para a caracterización de nanotubos

O Laboratorio de Informática Aplicada LIA2 da Escola Superior de Enxeñaría Informática (ESEI) do campus de Ourense ten unha dilatada traxectoria no deseño de aplicacións de visión por computador e recoñecemento de patróns para todo tipo de entidades públicas e privadas que queren facer máis eficientes os seus procesos de traballo. Nesta liña de acción, na actualidade está a desenvolver un software para o recoñecemento de características de nanotubos formados pola proteína alfa-lactoalbúmina, proteína presente no leite. O desenvolvemento destes nanotubos está en auxe polo interese que teñen para a industria alimentaria, xa que funcionan como microcápsulas que permiten incorporar e protexer moléculas, como vitaminas, que é de interese introducir nos alimentos para un obxectivo determinado.

O software estase a desenvolver no marco do proxecto Faetón: ferramenta para a análise das estruturas de nanotubos mediante visión por computador, liderado por Pilar Isabel Carrión e financiado na convocatoria 2015 de Proxecto de Investigación INOU, da Vicerreitoría do campus de Ourense. Recentemente, o investigador do proxecto Santiago Iglesias acadou co seu traballo fin de grao sobre este tema un accésit do Concurso de Proxectos Tecnolóxicos que cada ano organizan Expourense e a Escola Superior de Enxeñaría Informática. “Comezamos este ano co proxecto e estamos nunha fase inicial pero prometedora”, comenta a coordinadora do proxecto.

Tratar a imaxe para que poida ser procesada polos algoritmos

Segundo explican os investigadores, non existe un software xenérico de visión por ordenador que resolva calquera casa de identificación de patróns ou características. “En realidade, tan só proporcionan ferramentas de axuda que teñen que contar coa supervisión manual do experto, polo que é necesario deseñar e desenvolver o software axeitado para cada problema específico”, indica Carrión Pardo. Neste contexto, engade, o deseño de Faetón xurdiu para atender as necesidades do Departamento de Química Analítica e Alimentaria da Universidade de Vigo, que busca un software que lle permita obter as principais características dos nanotubos formados pola proteína alfa-lactoalbúmina a partir de imaxes captadas polos seus investigadores con microscopios electrónicos. “O software ampliaría as posibilidades de investigar sobre as particularidades destas nanoestruturas”, subliña a docente da ESEI.

Para acadar este obxectivo, explica Santiago Iglesias, a primeira parte do proxecto consistiu en investigar sobre os diferentes tipos de filtros que posibilitan o preprocesado das imaxes e sobre os diferentes algoritmos de procesado existentes que permiten extraer características dunha imaxe. Unha vez identificadas as propiedades dos algoritmos que mellor se adaptaban ao problema, analizáronse os requisitos do software e agora estanse a desenvolver e implementar algoritmos que se adaptan aos requisitos demandados. A arquitectura na que se basea o desenvolvemento deste software é unha arquitectura pipeline, baseada en filtros, na que a unha imaxe de entrada se lle aplica de forma encadeada unha serie de transformacións para obter finalmente unha imaxe de saída. “Cada unha destas fases proporciona un resultado que será empregado como entrada pola seguinte etapa”, indica o investigador.

As etapas ás que son sometidas as imaxes de microscopio polo software que se están desenvolvendo na ESEI comezan co preprocesado, onde se aplica un conxunto de filtros que permiten eliminar o ruído producido polo microscopio nas imaxes. Ademais, realízase a binarización da imaxe en escala de grises para obter finalmente unha imaxe en branco e negro. Séguelle a etapa de procesado, na que se aplican os diferentes algoritmos para extraer información topolóxica da imaxe, en particular un algoritmo de recoñecemento de contornas e un algoritmo de adelgazamento ou esqueletización (para extraer a lonxitude, os grosores e a ramificación dos nanotubos). Por último, na etapa de postprocesado e obtención de características aplícase unha serie de algoritmos que permiten clasificar, cuantificar e recoñecer diferentes características da imaxe. A partir dos ocos detectados obtense a porosidade das nanoestruturas e a partir do esqueleto extráense outras características como a lonxitude das ramas, a distribución de lonxitudes, a distribución de anchuras e a anchura media das ramas. Actualmente, os enxeñeiros informáticos están a traballar no tratamento das imaxes de diferentes tipos de nanotubos e no perfeccionamento dos algoritmos escollidos para este software.

Máis calidade científica e menor custe económico

“O obxectivo último é automatizar tarefas que agora os investigadores fan de xeito manual, para que os procesos adquiran maior calidade e axilidade”, recalcan os responsables do proxecto. Para acadalo, apuntan, o LIA2 traballa neste e noutros proxectos no eido da visión por computador, unha área das ciencias computacionais centrada no estudo e desenvolvemento de algoritmos que permiten detectar formas, recoñecer patróns e cuantificar características de imaxes. “Esta disciplina da informática estase convertendo nun factor cada vez máis importante na industria e na investigación científica, xa que permite automatizar e controlar procesos de forma eficiente, reducindo o custe económico e incrementando a súa calidade”, apuntan os investigadores. Esta tecnoloxía estase introducindo paulatinamente en Galicia, onde xa se demostrou a súa aplicabilidade en diversos sectores.