Москітосканер; Університет Фульди
Електротехніка та інформаційні технології
огляд
В рамках проекту "сканер комарів" має бути розроблена система автоматичної ідентифікації комарів на зображенні. Комарі фотографують за допомогою камери високої роздільної здатності, а потім оцінюють. Одним з основних завдань тут є розробка алгоритмів класифікації даних цього зображення. Оскільки машинне бачення є надзвичайно складною проблемою, методи з галузей штучного інтелекту та обробки зображень поєднуються та розвиваються далі.
мотивація
У Німеччині налічується понад 50 різних видів комарів, у яких більшість патогенних мікроорганізмів не може зберігатися в сучасних кліматичних умовах. Однак деякі з них, наприклад із роду Anopheles, яких у Німеччині налічується шість різних видів, та довгоживучого роду Aedes потрапляють у більш сприятливі кліматичні умови, ніж потенційні носії неендемічних інфекційних захворювань, таких як малярія, лихоманка денге, жовта лихоманка, долина Ріфт Лихоманка, лихоманка Західного Нілу та лихоманка Чикунгунья, про які йде мова [1].
Зростання середніх температур, пов’язаних із глобальним потеплінням, сприяє більш швидкому розмноженню комарів, личинки яких z. Б. може оптимально розвиватися в міських басейнах без риби, оскільки там їх не їдять. Підвищення температури також сприяє розмноженню вірусів та інших патогенних мікроорганізмів у комарів і, таким чином, збільшує їх зараженість. Відповідно, лабораторні тести на Aedes Aegypti (комар із жовтою гарячкою) з вірусом денге-2 показали, що реплікація вірусу зростала паралельно з температурою [2]. Для вірусу денге значення температури було розраховано за допомогою моделі, і було встановлено, що навіть незначна зміна клімату може призвести до епідемій лихоманки денге [3].
З вищезазначених причин має сенс створити нові системи географічного моніторингу для виявлення змін регіональних ризиків зараження. Така система може базуватися, наприклад, на зображальному розпізнаванні комарів і складатися з збиральної пастки з вбудованою макрокамерою, довідкової бази даних комарів, що підлягають ідентифікації, та вбудованої системи автоматичної ідентифікації. Він може замінити звичайну та трудомістку “візуальну” мікроскопічну світлу класифікацію потенційно інфекційних видів комарів, щоб забезпечити їх швидше виявлення. Звичайні пастки для збору вже використовуються в деяких регіонах Німеччини для підрахунку комарів. Оскільки автоматична ідентифікація комарів за допомогою зображень є надзвичайно складною проблемою, спочатку слід проводити виявлення на рівні виду.
Результати
В рамках проекту було розроблено метод обробки зображень для автоматичної ідентифікації видів комарів на фотографіях.
Початкове дослідження виявлення комарів показує, що прості методи обробки зображень (порівняння гістограм та порівняння кольорових квантованих зображень) не є задовільним рішенням для ідентифікації видів [4]. З цієї причини були адаптовані більш складні методи з розпізнавання образів та машинного навчання. Метод, розроблений таким чином, досягає рівня виявлення 99% при диференціації між трьома видами комарів [5]. Зображення для оцінки були створені нами самими і походять від лабораторних комарів. Всього було доступно 112 фотографій з родами Aedes, Anopheles та Cluex. Слід зазначити, що тут мала місце напівавтоматична обробка. Комаха та фон зображення спочатку потрібно було розділити вручну, щоб здійснити подальше розпізнавання.
Автоматичне розділення фону та комарів було проведено в [6]. Інтеграція в описаний вище спосіб обробки зображень все ще очікує на розгляд.
[1] Хеммер, К. Дж., Фріммель, С., Кінзельбах, Р. та Гюртлер, Л.: Глобальне потепління: піонери тропічних інфекційних хвороб у Німеччині? Німецький медичний Wochenschrift 132 (2007) 48, с. 2583-2589
[2] Watts, D.M., Burke, D.S., Harrsion, B.A., Whitmire, R.E. і Nisalak, A.: Вплив температури на ефективність переносника Aedes aegypti для вірусу денге 2. Amer.J.Trop.Med.Hyg. 36 (1987) 1, с. 143-152
[3] Patz, J. A., Martens, W. J., Focks, D. A. and Jetten, T. H.: Епідемічний потенціал лихоманки денге, прогнозований загальними моделями циркуляції глобальних кліматичних змін. Перспективи здоров’я навколишнього середовища 106 (1998) 3, с. 147-153
[4] Jäger, J., Grigoriev, P., Wolff, V., Fricke-Neuderth, K., Günzel, V. and Schlott, T.: Автоматичне виявлення потенційно інфекційних комарів. У: Пуенте Леон, Ф. (Ред.): Forum Bildverarbeitung 2012. [29.-30. Листопад 2012 р. У Регенсбурзі]. Карлсруе: KIT Scientific Publishing 2012
[5] Григор'єв П., Єгер, Дж., Корнек, К., Вольф, В. та Фріке-Нойдерт, К.: Класифікація родів комарів на основі суперпікселів із використанням методу мішків. У: Пуенте Леон, Ф. (Ред.): Forum Bildverarbeitung 2014. [27.-28. Листопад 2014 р. У Регенсбурзі]. Карлсруе: KIT Scientific Publishing 2014, с. 191–202
[6] Jäger, J., Wolff, V. та Fricke-Neuderth, K.: Двоступеневе застосування методу виділення для виявлення комарів. У: Пуенте Леон, Ф. (Ред.): Forum Bildverarbeitung 2014. [27.-28. Листопад 2014 р. У Регенсбурзі]. Карлсруе: KIT Scientific Publishing 2014, с. 203-214