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Enregistrement W4379054579 · doi:10.3389/frsen.2023.1135501

Machine learning for underwater laser detection and differentiation of macroalgae and coral

2023· article· en· W4379054579 sur OpenAlexafffund
Matthieu Huot, Fraser Dalgleish, David Beauchesne, Michel Piché, Philippe Archambault

Notice bibliographique

RevueFrontiers in Remote Sensing · 2023
Typearticle
Langueen
DomaineEnvironmental Science
ThématiqueCoral and Marine Ecosystems Studies
Établissements canadiensUniversity of TorontoThe Scarborough HospitalUniversité LavalArcticNet
Organismes subventionnairesUniversidad del AtlánticoFlorida Atlantic UniversityCanada First Research Excellence FundArcticNetUniversité LavalLink Foundation
Mots-clésUnderwaterMultispectral imageRemote sensingCoralEnvironmental scienceComputer scienceCoral reefArtificial intelligenceEcologyOceanographyGeologyBiology

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

A better understanding of how spatial distribution patterns in important primary producers and ecosystem service providers such as macroalgae and coral are affected by climate-change and human activity-related events can guide us in anticipating future community and ecosystem response. In-person underwater field surveys are essential in capturing fine and/or subtle details but are rarely simple to orchestrate over large spatial scale (e.g., hundreds of km). In this work, we develop an automated spectral classifier for detection and classification of various macroalgae and coral species through a spectral response dataset acquired in a controlled setting and via an underwater multispectral laser serial imager. Transferable to underwater lidar detection and imaging methods, laser line scanning is known to perform in various types of water in which normal photography and/or video methods may be affected by water optical properties. Using off the shelf components, we show how reflectance and fluorescence responses can be useful in differentiating algal color groups and certain coral genera. Results indicate that while macroalgae show many different genera and species for which differentiation by their spectral response alone would be difficult, it can be reduced to a three color-type/class spectral response problem. Our results suggest that the three algal color groups may be differentiated by their fluorescence response at 580 nm and 685 nm using common 450 nm, 490 nm and 520 nm laser sources, and potentially a subset of these spectral bands would show similar accuracy. There are however classification errors between green and brown types, as they both depend on Chl-a fluorescence response. Comparatively, corals are also very diverse in genera and species, and reveal possible differentiable spectral responses between genera, form (i.e., soft vs. hard), partly related to their emission in the 685 nm range and other shorter wavelengths. Moreover, overlapping substrates and irregular edges are shown to contribute to classification error. As macroalgae are represented worldwide and share similar photopigment assemblages within respective color classes, inter color-class differentiability would apply irrespective of their provenance. The same principle applies to corals, where excitation-emission characteristics should be unchanged from experimental response when investigated in-situ.

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 enseignants

Ni 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.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,002
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,004
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,007
Score d'incertitude au seuil0,014

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0020,004
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0010,000
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,001

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.

Tête enseignante Opus0,010
Tête enseignante GPT0,206
Écart entre enseignants0,196 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_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 découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations4
Publié2023
Routes d'admission2
Résumé présentoui

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