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Enregistrement W4401995305 · doi:10.3390/su16177488

Enhancing Underwater Object Detection and Classification Using Advanced Imaging Techniques: A Novel Approach with Diffusion Models

2024· article· en· W4401995305 sur OpenAlexaff
Prabhavathy Pachaiyappan, G Chidambaram, Abu Jahid, Mohammed H. Alsharif

Notice bibliographique

RevueSustainability · 2024
Typearticle
Langueen
DomaineEnvironmental Science
ThématiqueWater Quality Monitoring Technologies
Établissements canadiensUniversity of Ottawa
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésUnderwaterComputer scienceDiffusionArtificial intelligenceObject detectionObject (grammar)Object basedComputer visionPattern recognition (psychology)Remote sensingGeologyPhysics

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Underwater object detection and classification pose significant challenges due to environmental factors such as water turbidity and variable lighting conditions. This research proposes a novel approach that integrates advanced imaging techniques with diffusion models to address these challenges effectively, aligning with Sustainable Development Goal (SDG) 14: Life Below Water. The methodology leverages the Convolutional Block Attention Module (CBAM), Modified Swin Transformer Block (MSTB), and Diffusion model to enhance the quality of underwater images, thereby improving the accuracy of object detection and classification tasks. This study utilizes the TrashCan dataset, comprising diverse underwater scenes and objects, to validate the proposed method’s efficacy. This study proposes an advanced imaging technique YOLO (you only look once) network (AIT-YOLOv7) for detecting objects in underwater images. This network uses a modified U-Net, which focuses on informative features using a convolutional block channel and spatial attentions for color correction and a modified swin transformer block for resolution enhancement. A novel diffusion model proposed using modified U-Net with ResNet understands the intricate structures in images with underwater objects, which enhances detection capabilities under challenging visual conditions. Thus, AIT-YOLOv7 net precisely detects and classifies different classes of objects present in this dataset. These improvements are crucial for applications in marine ecology research, underwater archeology, and environmental monitoring, where precise identification of marine debris, biological organisms, and submerged artifacts is essential. The proposed framework advances underwater imaging technology and supports the sustainable management of marine resources and conservation efforts. The experimental results demonstrate that state-of-the-art object detection methods, namely SSD, YOLOv3, YOLOv4, and YOLOTrashCan, achieve mean accuracies (mAP@0.5) of 57.19%, 58.12%, 59.78%, and 65.01%, respectively, whereas the proposed AIT-YOLOv7 net reaches a mean accuracy (mAP@0.5) of 81.4% on the TrashCan dataset, showing a 16.39% improvement. Due to this improvement in the accuracy and efficiency of underwater object detection, this research contributes to broader marine science and technology efforts, promoting the better understanding and management of aquatic ecosystems and helping to prevent and reduce the marine pollution, as emphasized in SDG 14.

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)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,001
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
Métarecherche0,0000,001
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,000

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.

Tête enseignante Opus0,023
Tête enseignante GPT0,272
Écart entre enseignants0,249 · 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

Citations25
Publié2024
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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