Martin Luther University Halle-Wittenberg

Further settings

Login for editors

Aktuelle Forschungsthemen

Nachfolgend findet sich eine Übersicht der wichtigsten aktuellen Forschungsthemen und -projekte, mit denen ich mich derzeit befasse bzw. an denen ich beteiligt bin.

Automatic Analysis and Quantification of filament structures in microscope images

In verschiedenen Bereichen der Biologie und Biomedizin treten faserartige Strukturen auf, die beispielsweise durch Fluoreszenzfärbungen in Mikroskopbildern sichtbar gemacht werden können. Prominente Beispiele für solche Strukturen sind etwa Aktinfilamente, die ein elementarer Akteur in Zellen sind. Die Dynamik und Organisation des Aktins innerhalb einer Zelle beeinflusst maßgeblich die zellulären Strukturen und auch das Migrationsverhalten der Zelle. Die Analyse der spezifischen Eigenschaften und Verhaltensweisen von Aktin spielt daher beispielsweise in der Tumorforschung eine entscheidende Rolle. Des Weiteren treten faserartige Strukturen auch bei Mikrotubuli in eukaryotischen Zellen auf, wo ihre Strukturen und ihre Dynamik ebenfalls Einfluss auf Form und Verhalten einer Zelle haben, und damit interessante Forschungsfragen aufwerfen.

Im Rahmen von Kooperationen mit Kollegen aus der Medizin sowie vom Institut für Pflanzenbiochemie arbeiten wir daran, Verfahren zur automatischen Analyse von faserartigen Strukturen in Mikroskopbildern zu entwickeln. Das vorrangige Ziel besteht darin, Unterschiede in den Strukturen verschiedener Zellen quantitativ zu beschreiben. Dafür wurde bereits ein Tool entwickelt, der ActinAnalyzer2D, der Unterschiede und Gemeinsamkeiten faserartiger Strukturen in Bildern quantifizieren kann.

Kooperationspartner:

  • Dr. Katharina Bürstenbinder, Molekulare Signalverarbeitung, Institut für Pflanzenbiochemie, Halle
  • Dr. Nadine Bley, Institut für Molekulare Medizin, Medizinische Fakultät der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg

Aktuelle Publikationen:

  • K. Bürstenbinder, B. Möller, R. Plötner, G. Stamm, G. Hause,   D. Mitra, and S. Abel, "The IQD Family of Calmodulin-Binding Proteins Links Calmodulin Signaling to Microtubules, Membrane Microdomains, and the Nucleus", Plant Physiology, page 01743.2016, January 2017. Accepted for publication.
  • B. Möller, E. Piltz and N. Bley, "Quantification of Actin Structures using Unsupervised Pattern Analysis Techniques", Proc. of Int. Conf. on Pattern Recognition (ICPR), IEEE, Stockholm, Sweden, August 2014, accepted for publication.

Betreute Abschlussarbeiten zum Thema:

  • Elisabeth Piltz, Musteranalyse von Aktinfilamenten, Bachelorarbeit, 2013.
  • Michael Filz, Measurement of Cytoskeletal Degradation in Fluorescence Microscopy Images, Bachelorarbeit, 2012.

Semi-automatische Segmentierung von Stromuli in Mikroskopbildern

Stromuli sind Ausstülpungen der Plastiden in pflanzlichen Zellen. Ihre Funktionen sind nach wie vor nicht in Gänze geklärt. Um diese zu entschlüsseln, bilden in der Regel Mikroskopbilder den Ausgangspunkt, in denen Plastide samt der Stromuli sichtbar gemacht sind. Das Fernziel dieser Kooperation ist die Etablierung eines automatischen Verfahrens zur Stromuli-Detektion. Als erster Schritt auf diesem Weg befindet sich derzeit ein Tool in Entwicklung, das eine initiale automatische Detektion von Plastiden durchführt und Möglichkeiten zur manuellen Nachbearbeitung des Ergebnisses bereitstellt. Dadurch soll der Analyseprozess der Bilder schrittweise vereinfacht und deutlich weniger zeitaufwändig gestaltet werden als bislang.

Kooperationspartner:

  • Dr. Martin Schattat, Nachwuchsgruppe "Pflanzliche Zellbiologie", Institut für Biochemie und Biotechnologie, Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg

Aktuelle Publikationen:

  • L. Franke, B. Storbeck, J. L. Erickson, D. Rödel, D. Schröter,   B. Möller, and M. H. Schattat, "The 'MTB Cell Counter' a versatile tool for the semi-automated quantification of sub-cellular phenotypes in fluorescence microscopy images. A case study on plastids, nuclei and peroxisomes". Journal of Endocytobiosis and Cell Research, 26:31-42, 2015.

Betreute Abschlussarbeiten zum Thema:

  • Dominik Wittig, Plastiden unter Zugstress - Automatische Bildanalyse von dynamischen Hüllmembranröhren, Bachelorarbeit, 2015.

Automatische Analyse von Videodaten von TV-Duellen

In den Politikwissenschaften werden zur Analyse des Wählerverhaltens unter anderem die Auswirkungen von TV-Duellen analysiert. In aller Regel werden TV-Duelle dazu sekundengenau inhaltlich annotiert und die Reaktionen von Zuschauern oder Hörern durch Real-Time-Response-Systeme erfasst. Solche manuellen Auswertungen sind allerdings aufwendig und spätestens dann, wenn emotionale Zustände von Kandidaten beurteilt werden sollen, auch subjektiven Einflüssen unterlegen.

Wir suchen daher nach Möglichkeiten, automatisch objektivere Informationen aus den Video- und Audiodaten von TV-Duellen zu extrahieren. Der Schwerpunkt liegt dabei zur Zeit auf der Analyse der Emotionen in Sprache und Mimik, die bei den Kandidaten im Verlauf eines Duells zu beobachten sind. Erweiterungen in Richtung einer Bewegungsanalyse, die beispielsweise auch Gestik umfasst, sind geplant.

Kooperationspartner:

  • Dr. Kerstin Völkl, Methoden der Politikwissenschaft, Institut für Politikwissenschaft und Japanologie, Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg

Alida und MiToBo - Software-Tools für die Entwicklung von Algorithmen und Anwendungen für Datenanalyse und Bildverarbeitung

Die Entwicklung neuer Algorithmen in der Forschung bewegt sich im Spannungsfeld zwischen theoretischem Erkenntnisgewinn und praktischer Nutzung der neuen Techniken durch Anwender. Während für ersteres oft eine prototypische Implementierung genügt, wünschen sich Anwender intuitiv nutzbare graphische Benutzerschnittstellen, die ihren Arbeitsalltag erleichtern. Mit der Software-Bibliothek Alida entwickeln wir ein Framework, das darauf abzielt, die Lücke zwischen prototypischen Implementierungen und nutzerfreundlichen Schnittstellen zu schließen. Alida generiert für Algorithmen zur Datenanalyse, die in Form sogenannter Operatoren implementiert sind, automatisch graphische und konsolenbasierte Benutzerinterfaces, unterstützt eine automatische Dokumentation durchgeführter Analyseprozesse und erleichtert durch eine Vielzahl praktischer Features insbesondere Entwicklern die Implementierung neuer Algorithmen. Auf Alida setzt die inzwischen schon recht umfangreiche Bildverarbeitungsbibliothek MiToBo auf, in der eine Vielzahl unserer entwickelten Algorithmen zusammengefasst sind. Sowohl Alida als auch MiToBo sind unter GPL-Lizenz öffentlich verfügbar und werden inzwischen auch in unseren Lehrveranstaltungen im Bachelor-Studiengang erfolgreich eingesetzt.

Aktuelle Publikationen:

Betreute Abschlussarbeiten zum Thema:

  • Steven Kirchner, Konzeption und Implementierung einer graphischen Programmieroberfläche für Alida, Bachelorarbeit, 2012.

Automatische Analyse topographischer Karten

Insbesondere ältere Karten liegen in aller Regel nur in analoger Form vor und ihre Inhalte sind damit erst nach einer zeitaufwändigen manuellen Analyse für die Forschung nutzbar. Die Kooperation zielt darauf ab, analoge Karten zu digitalisieren und ihre Inhalte elektronisch soweit aufzubereiten, dass interessante geowissenschaftliche Fragestellungen unter Berücksichtigung auch größerer Kartenbestände effizienter untersucht werden können.

Kooperationspartner: Dr. Detlef Thürkow, Institut für Geowissenschaften und Geographie, MLU Halle-Wittenberg

Segmentierung und Analyse von Neuronen in Mikroskopbildern

Bei dieser Zusammenarbeit geht es um die automatische Segmentierung von Nervenzellen in Mikroskopbildern. Das Ziel ist es dabei nicht nur, die Topologie der Zellen im Kontext verschiedener Versuchsbedingungen zu erfassen, sondern insbesondere auch Proteinverteilungen innerhalb der einzelnen Neuriten zu extrahieren, was gängige Ansätze zur Neuritendetektion so in der Regel nicht unterstützen.

Kooperationspartner: Prof. Dr. Stefan Hüttelmaier, Dipl.-Bioinf. Danny Misiak, Institut für Molekulare Medizin, Medizinische Fakultät der MLU Halle-Wittenberg

Aktuelle Publikationen:

  • D. Misiak, S. Posch, M. Lederer, C. Reinke, S. Hüttelmaier and B. Möller, "Extraction of Protein Profiles from Primary Neurons using Active Contour Models and Wavelets", Journal of Neuroscience Methods, vol. 225, pp. 1-12, March 2014.

3D-Rekonstruktion von Gerstepflanzen

Im Forschungsfeld der Pflanzenzüchtung wird unter anderem der Einfluss verschiedener genetischer Variationen auf das Wachstumsverhalten von Gerstepflanzen untersucht. Im Rahmen dieser Untersuchungen werden etwa die Höhe der Pflanzen und auch die Anzahl der Blätter im zeitlichen Verlauf erfasst. Die Erfassung geschieht zur Zeit manuell. Daher soll im Rahmen dieser Kooperation ausgelotet werden, inwiefern eine automatische Extraktion von phänotypischen Merkmalen der Pflanzen aus Bildern möglich ist. Insbesondere wird dabei die Anwendbarkeit von Verfahren der 3D-Rekonstruktion aus Bildfolgen untersucht, die in diesem Szenario aufgrund der Komplexität der Szenen mit ihren repetitiven Strukturen vor besonderen Herausforderungen stehen.

Kooperationspartner: Prof. Dr. Klaus Pillen, Lehrstuhl für Pflanzenzüchtung, Institut für Agrar- und Ernährungswissenschaften, MLU Halle-Wittenberg

Aktuelle Publikationen:

  • A. Elibol, S. Posch, A. Maurer, K. Pillen, and B. Möller, "Vision-based 3D-Reconstruction of Barley Plants", Proc. of 6th Iberian Conference on Pattern Recognition and Image Analysis (IbPRIA), vol. 7887 of Lecture Notes in Computer Science, Springer, pages 406-415, Madeira, Portugal, June 2013.

Betreute Abschlussarbeiten zum Thema:

  • Chris Rothe, Farbsegmentierung von Gerstenpflanzen mit Support Vektor Maschinen und Gauß-Mischmodellen, Bachelorarbeit, 2013.

Segmentierung von Mikroskopbildern mit aktiven Konturen

Up