The Feasibility of Automated Identification of Six Algae Types Using Feed-Forward Neural Networks and Fluorescence-Based Spectral-Morphological Features
Notice bibliographique
Résumé
Harmful algae blooms are a growing global concern since they negatively affect the quality of drinking water. The gold-standard process to identify and enumerate algae requires highly trained professionals to manually observe algae under a microscope. Therefore, an automated approach to identify and enumerate these micro-organisms is needed. This research investigates the feasibility of leveraging machine learning and fluorescence-based spectral-morphological features to enable the identification of six different algae types in an automated fashion. A custom multi-band fluorescence imaging microscope is used to capture fluorescence data of water samples at six different excitation wavelengths ranging from 405 to 530 nm. Automated data processing and segmentation were performed on the captured data to isolate different micro-organisms from the water sample. Different morphological and spectral fluorescence features are then extracted from the isolated micro-organism imaging data and is used to train neural network classification models. The experimental results using three different neural network classification models (one trained on morphological features, one trained on fluorescence-based spectral features, and one trained on fluorescence-based spectral-morphological features) showed that the use of either fluorescence-based spectral features or fluorescence-based spectral-morphological features to train neural network classification models led to statistically significant improvements in identification accuracy when compared to the use of morphological features (with average identification accuracies of 95.7% ± 3.5% and 96.1% ± 1.5%, respectively). These preliminary results are promising and illustrate the feasibility of leveraging machine learning and fluorescence-based spectral-morphological features as a viable method for automated identification of different algae types.
Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.
Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».