Title of article :
Novel Automated Method for Minirhizotron Image Analysis: Root Detection using Curvelet Transform
Author/Authors :
Rahmanzadeh, H Department of Electrical, Biomedical and Mechatronics Engineering - Qazvin Branch Islamic Azad University , Shojaedini, S. V Department of Electrical Engineering and Information Technology - Iranian Research Organization for Science and Technology
Abstract :
In this article a new method is introduced for distinguishing roots and background based on their digital curvelet transform in minirhizotron images. In the proposed method, the nonlinear mapping is applied to sub-band curvelet components followed by boundary detection using energy optimization concept. The curvelet transform has the excellent capability in detecting roots with different orientations and contrasts, thanks to its better sparse representation and more directionality feature than
existing approaches. Furthermore, adapting the parameters of the mapping function due to curvelet coefficients is very beneficial for magnifying weak ridges as well as better compatibility with different minirhizotron images. Performance of the proposed method is evaluated on several minirhizotron images in two different scenarios. In the first scenario, images contain several roots, while the second scenario belongs to no-root images, which increases the chance of false detections. The results show that the detection rate of the proposed method is 4 to 27 percent better than its alternatives, in presence
of zero false detection. Furthermore, it is shown that better characterization of roots by proposed algorithm does not lead to extract more false objects compared to the results of the other examined algorithms.
Farsi abstract :
در اين مقاله يك روش جديد براي تفكيك ريشه ها و پسزمينه در تصاوير ميني رايزترون بر اساس تبديل كرولت ديجيتال آنها معرفي مي شود. در روش پيشنهادي، يك نگاشت غيرخطي به زير باندهاي كرولت اعمال شده و به دنبال آن با استفاده از مفهوم بهينه سازي انرژي، مرزهاي ريشه ها آشكار ميشوند. تبديل كرولت به دليل نمايش پراكندگي بهتر و دارا بودن ويژگي هاي جهتي بيشتر، قابليت بالاتري را در تشخيص ريشه ها با جهت ها و كنتراست مختلف در مقايسه با روش هاي موجود از خود نشان مي دهد. علاوه بر اين، تطبيق پارامترهاي تابع نگاشت بر اساس ضرايب كرولت موجود، هم از نظر بزرگنمايي لبه هاي ضعيف و هم از نظر سازگاري بهتر با تصاوير متنوع ميني رايزترون بسيار سودمند واقع مي شود. عملكرد روش پيشنهادي با اعمال آن بر تصاوير گوناگون ميني رايزترون در قالب دو سناريوي مختلف ارزيابي ميشود. در سناريوي اول، تصاوير مورد آزمون شامل ريشهاند، در حالي كه سناريوي دوم متعلق به تصاوير بدون ريشه است كه احتمال
تشخيص نادرست را افزايش مي دهند. نتايج به دست آمده نشان ميدهند كه روش پيشنهادي در شرايطي كه هيچ تشخيص نادرستي انجام نشود، به نرخ آشكارسازي 4 تا 27 درصد بهتر از روش هاي رقيب دست مييابد. به علاوه، ملاحظه ميشود كه تخمين مشخصات بهتر ريشه ها توسط روش پيشنهادي موجب افزايش نرخ آشكارسازي غلط نسبت به ساير روش هاي آزموده شده، نمي گردد
Keywords :
Minirhizotron Images , Root Detection , Curvelet Sub-Bands , Mapping Function
Journal title :
Astroparticle Physics