TR
EN
Kenar Hesaplama Tabanlı, Mikrodenetleyici Entegreli, Çok Amaçlı ve Düşük Maliyetli Modül Geliştirilmesi: Bakteriyel Koloni Sayımı Örneği
Abstract
Bu çalışma, bakteriyel koloni sayımı ve sınıflandırması için edge-computing temelli, düşük maliyetli ve çok amaçlı bir modül geliştirmeyi amaçlamaktadır. Geleneksel koloni sayım yöntemleri zaman alıcı ve hata payı yüksek olduğundan, özellikle düşük yoğunluklu örneklerde doğruluk ve hassasiyet kaybına yol açar. Bu nedenle, mikrodenetleyici entegrasyonlu ve yapay zeka destekli bir sistem geliştirilmiştir. Çalışmada, Arduino Nano 33 BLE mikrodenetleyici ve 0.3MP OV7675 kamera modülü kullanılmıştır. Görüntü işleme süreçleri, bakteriyel kolonilerin segmentasyonu ve morfolojik işlemlerle daha iyi tanımlanması için Gaussian Blur ile Adaptif eşikleme teknikleri kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Kolonilerin etiketlenmesi ve özellik çıkarımı için, alan, çevre ve yoğunluk gibi özellikler analiz edilmiştir. Bakteriyel koloni sayımı ve sınıflandırma işlemleri için Convolutional Neural Networks (CNN) ve Support Vector Machines (SVM) gibi iki farklı yapay zeka algoritması bir arada kullanılmıştır. CNN, görüntülerin doğrudan işlenmesi ve özellik çıkarımı için derin öğrenme tabanlı bir yöntemken, SVM çıkarılan özelliklere dayalı olarak sınıflandırma gerçekleştiren bir makine öğrenimi algoritmasıdır. Bu iki algoritmanın kombinasyonu, bakteriyel koloni analizinde kolaylık sağlamıştır. Geliştirilen sistem, bakteri kolonisi sayılarını ve büyüme hızını zamanla izlemeye olanak tanımaktadır. Bu çalışmanın sonuçları, bakteriyel koloni sayımı ve sınıflandırma süreçlerinde daha hızlı ve izlenebilir sonuçlar elde etmek için mikrodenetleyici entegrasyonlu ve yapay zeka destekli bir sistemin önemini vurgulamaktadır.
Keywords
References
- Albaradei, S. A., Napolitano, F., Uludag, M., Thafar, M., Napolitano, S., Essack, M., Bajic, V. B., & Gao, X. (2020). Automated counting of colony forming units using deep transfer learning from a model for congested scenes analysis. IEEE Access, 8, 164340–164346.
- Andreini, P., Bonechi, S., Bianchini, M., Mecocci, A., & Scarselli, F. (2018). A deep learning approach to bacterial colony segmentation. Artificial Neural Networks and Machine Learning–ICANN 2018: 27th International Conference on Artificial Neural Networks, Rhodes, Greece, October 4-7, 2018, Proceedings, Part III 27, 522–533.
- Aneja, K. R. (2007). Experiments in microbiology, plant pathology and biotechnology. New Age International. Bär, J., Boumasmoud, M., Kouyos, R. D., Zinkernagel, A. S., & Vulin, C. (2020). Efficient microbial colony growth dynamics quantification with ColTapp, an automated image analysis application. Scientific reports, 10(1), 16084.
- Chen, W.-B., & Zhang, C. (2009). An automated bacterial colony counting and classification system. Information Systems Frontiers, 11, 349–368.
- Choudhry, P. (2016). High-throughput method for automated colony and cell counting by digital image analysis based on edge detection. PloS one, 11(2), e0148469.
- Dönmez, S. İ., Needs, S. H., Osborn, H. M., Reis, N. M., & Edwards, A. D. (2022). Label-free 1D microfluidic dipstick counting of microbial colonies and bacteriophage plaques. Lab on a Chip, 22(15), 2820-2831.
- Durgun, Y. (2024). Classification of Starch Adulteration in Milk Using Spectroscopic Data and Machine Learning. International Journal of Engineering Research and Development, 16(1), 221-226. https://doi.org/10.29137/umagd.1379171
- Ferrari, A., Lombardi, S., & Signoroni, A. (2015). Bacterial colony counting by convolutional neural networks. 2015 37th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society (EMBC), 7458–7461.
Details
Primary Language
Turkish
Subjects
Computer Software, Bioprocessing, Bioproduction and Bioproducts, Industrial Microbiology
Journal Section
Research Article
Early Pub Date
May 28, 2024
Publication Date
June 1, 2024
Submission Date
January 9, 2024
Acceptance Date
February 12, 2024
Published in Issue
Year 2024 Volume: 14 Number: 2
APA
Durgun, Y., & Durgun, M. (2024). Kenar Hesaplama Tabanlı, Mikrodenetleyici Entegreli, Çok Amaçlı ve Düşük Maliyetli Modül Geliştirilmesi: Bakteriyel Koloni Sayımı Örneği. Journal of the Institute of Science and Technology, 14(2), 531-543. https://doi.org/10.21597/jist.1416788
AMA
1.Durgun Y, Durgun M. Kenar Hesaplama Tabanlı, Mikrodenetleyici Entegreli, Çok Amaçlı ve Düşük Maliyetli Modül Geliştirilmesi: Bakteriyel Koloni Sayımı Örneği. J. Inst. Sci. and Tech. 2024;14(2):531-543. doi:10.21597/jist.1416788
Chicago
Durgun, Yeliz, and Mahmut Durgun. 2024. “Kenar Hesaplama Tabanlı, Mikrodenetleyici Entegreli, Çok Amaçlı Ve Düşük Maliyetli Modül Geliştirilmesi: Bakteriyel Koloni Sayımı Örneği”. Journal of the Institute of Science and Technology 14 (2): 531-43. https://doi.org/10.21597/jist.1416788.
EndNote
Durgun Y, Durgun M (June 1, 2024) Kenar Hesaplama Tabanlı, Mikrodenetleyici Entegreli, Çok Amaçlı ve Düşük Maliyetli Modül Geliştirilmesi: Bakteriyel Koloni Sayımı Örneği. Journal of the Institute of Science and Technology 14 2 531–543.
IEEE
[1]Y. Durgun and M. Durgun, “Kenar Hesaplama Tabanlı, Mikrodenetleyici Entegreli, Çok Amaçlı ve Düşük Maliyetli Modül Geliştirilmesi: Bakteriyel Koloni Sayımı Örneği”, J. Inst. Sci. and Tech., vol. 14, no. 2, pp. 531–543, June 2024, doi: 10.21597/jist.1416788.
ISNAD
Durgun, Yeliz - Durgun, Mahmut. “Kenar Hesaplama Tabanlı, Mikrodenetleyici Entegreli, Çok Amaçlı Ve Düşük Maliyetli Modül Geliştirilmesi: Bakteriyel Koloni Sayımı Örneği”. Journal of the Institute of Science and Technology 14/2 (June 1, 2024): 531-543. https://doi.org/10.21597/jist.1416788.
JAMA
1.Durgun Y, Durgun M. Kenar Hesaplama Tabanlı, Mikrodenetleyici Entegreli, Çok Amaçlı ve Düşük Maliyetli Modül Geliştirilmesi: Bakteriyel Koloni Sayımı Örneği. J. Inst. Sci. and Tech. 2024;14:531–543.
MLA
Durgun, Yeliz, and Mahmut Durgun. “Kenar Hesaplama Tabanlı, Mikrodenetleyici Entegreli, Çok Amaçlı Ve Düşük Maliyetli Modül Geliştirilmesi: Bakteriyel Koloni Sayımı Örneği”. Journal of the Institute of Science and Technology, vol. 14, no. 2, June 2024, pp. 531-43, doi:10.21597/jist.1416788.
Vancouver
1.Yeliz Durgun, Mahmut Durgun. Kenar Hesaplama Tabanlı, Mikrodenetleyici Entegreli, Çok Amaçlı ve Düşük Maliyetli Modül Geliştirilmesi: Bakteriyel Koloni Sayımı Örneği. J. Inst. Sci. and Tech. 2024 Jun. 1;14(2):531-43. doi:10.21597/jist.1416788
Cited By
Hot-Air Drying Using Near UV Visible NIR Radiation Spectroscopy and Edge Computing Control System : A Study On Apple Slices
Osmaniye Korkut Ata Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi
https://doi.org/10.47495/okufbed.1457033Real Time Detection of Microbial Leaf Diseases Using Deep Learning and Edge Computing on Raspberry Pi 4
Black Sea Journal of Engineering and Science
https://doi.org/10.34248/bsengineering.1704013