Microscopic image recognition of diatoms based on deep learning

硅藻 分割 预处理器 生物 人工智能 计算机科学 生物多样性 模式识别(心理学) 机器学习 生态学
作者
S.-Z. Pu,Fan Zhang,Yuexuan Shu,Weiqi Fu
出处
期刊:Journal of Phycology [Wiley]
卷期号:59 (6): 1166-1178 被引量:4
标识
DOI:10.1111/jpy.13390
摘要

Abstract Diatoms are a crucial component in the study of aquatic ecosystems and ancient environmental records. However, traditional methods for identifying diatoms, such as morphological taxonomy and molecular detection, are costly, are time consuming, and have limitations. To address these issues, we developed an extensive collection of diatom images, consisting of 7983 images from 160 genera and 1042 species, which we expanded to 49,843 through preprocessing, segmentation, and data augmentation. Our study compared the performance of different algorithms, including backbones, batch sizes, dynamic data augmentation, and static data augmentation on experimental results. We determined that the ResNet152 network outperformed other networks, producing the most accurate results with top‐1 and top‐5 accuracies of 85.97% and 95.26%, respectively, in identifying 1042 diatom species. Additionally, we propose a method that combines model prediction and cosine similarity to enhance the model's performance in low‐probability predictions, achieving an 86.07% accuracy rate in diatom identification. Our research contributes significantly to the recognition and classification of diatom images and has potential applications in water quality assessment, ecological monitoring, and detecting changes in aquatic biodiversity.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
Jiang完成签到,获得积分10
刚刚
zh5841314525完成签到,获得积分10
刚刚
鱼乐乐完成签到,获得积分10
刚刚
网络药理学完成签到,获得积分10
1秒前
从容向真完成签到,获得积分10
1秒前
wonderting完成签到,获得积分10
2秒前
临河盗龙完成签到,获得积分20
2秒前
玫瑰西高地完成签到,获得积分10
2秒前
科研通AI6.1应助Margo采纳,获得10
3秒前
顺其自然完成签到,获得积分10
3秒前
粱乘风完成签到,获得积分10
3秒前
小柯完成签到,获得积分10
3秒前
内向乾完成签到,获得积分10
3秒前
3秒前
gelinhao完成签到,获得积分0
3秒前
曾经如冬完成签到,获得积分10
4秒前
画风湖湘卷完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
吴皮皮鲁完成签到,获得积分10
4秒前
拉布拉多多不多完成签到,获得积分10
4秒前
o992891完成签到 ,获得积分10
4秒前
斯文败类应助冷静雅青采纳,获得10
4秒前
zhouzhou完成签到,获得积分10
4秒前
huang完成签到,获得积分10
4秒前
rhxlovehyy发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
临河盗龙发布了新的文献求助30
5秒前
麦克烯完成签到,获得积分10
5秒前
辰熙应助iwbs0326采纳,获得10
5秒前
YYYYYYYYY完成签到,获得积分0
5秒前
黄瓜橙橙应助smin采纳,获得10
5秒前
开朗满天完成签到 ,获得积分10
6秒前
6秒前
古雨林完成签到,获得积分10
7秒前
大萌发布了新的文献求助10
7秒前
自由莺完成签到 ,获得积分10
7秒前
FashionBoy应助Lee采纳,获得10
7秒前
橘子完成签到,获得积分10
8秒前
酷炫迎波完成签到,获得积分10
8秒前
8秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Handbook of pharmaceutical excipients, Ninth edition 5000
Aerospace Standards Index - 2026 ASIN2026 3000
Polymorphism and polytypism in crystals 1000
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Discrete-Time Signals and Systems 610
T/SNFSOC 0002—2025 独居石精矿碱法冶炼工艺技术标准 600
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 纳米技术 有机化学 物理 生物化学 化学工程 计算机科学 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 物理化学 电极 冶金 遗传学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6043378
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 7805546
关于积分的说明 16239516
捐赠科研通 5189024
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2776772
邀请新用户注册赠送积分活动 1759833
关于科研通互助平台的介绍 1643349