Investigating quantitative approach for microalgal biomass using deep convolutional neural networks and image recognition

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作者
Peng Yang,S. Yao,Aoqiang Li,Feifei Xiong,Guangwen Sun,Zhouzhou Li,Huaichun Zhou,Yang Chen,Xun Gong,Fanke Peng,zhuolin Liu,Chuxuan Zhang,Zeng Jian
出处
期刊:Bioresource Technology [Elsevier BV]
卷期号:403: 130889-130889 被引量:1
标识
DOI:10.1016/j.biortech.2024.130889
摘要

The effective monitoring of microalgae cultivation is crucial for optimizing their energy utilization efficiency. In this paper, a quantitative analysis method, using microalgae images based on two convolutional neural networks, EfficientNet (EFF) and residual network (RES), is proposed. Suspension samples prepared from two types of dried microalgae powders, Rhodophyta (RH) and Spirulina (SP), were used to mimic real microalgae cultivation settings. The method's prediction accuracy of the algae concentration ranges from 0.94 to 0.99. RH, with a distinctively pronounced red-green-blue value shift, achieves a higher prediction accuracy than SP. The prediction results of the two algorithms were significantly superior to those of a linear regression. Additionally, RES outperforms EFF in terms of its generalization ability and robustness, which is attributable to its distinct residual block architecture. The RES provides a viable approach for the image-based quantitative analysis.
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