Un enfoque de aprendizaje automático para la identificación autónoma de la dureza en rocas extraterrestres a partir de imágenes digitales
Autores: Liu, Shuyun; Zhao, Haifeng; Yuan, Zihao; Xiao, Liping; Shen, Chengcheng; Wan, Xue; Tang, Xuhai; Zhang, Lu
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Un enfoque de aprendizaje automático para la identificación autónoma de la dureza en rocas extraterrestres a partir de imágenes digitales
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Dureza de las rocas
Parámetros morfológicos
Enfoque de aprendizaje automático
Extraterrestre
Evolución geológica
Características morfológicas
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 33
Citaciones: Sin citaciones
La comprensión de la dureza de las rocas en planetas extraterrestres ofrece valiosos conocimientos sobre la evolución geológica planetaria. La dureza de las rocas se correlaciona con parámetros morfológicos, que se pueden extraer de imágenes de navegación, evitando el tiempo y el costo de muestreo y retorno de rocas. Esta investigación propone un enfoque de aprendizaje automático para predecir la dureza de las rocas extraterrestres utilizando características morfológicas. Se creó un conjunto de datos personalizado de 1496 imágenes de rocas, incluyendo granito, caliza, basalto y arenisca. Se extrajeron diez características, como redondez, alargamiento, convexidad y valores de color Lab, para la predicción. Se entrenó un modelo fundamental que combina Random Forest (RF) y Support Vector Regression (SVR) a través de validación cruzada. La salida de este modelo se utilizó como entrada para un meta-modelo, que se sometió a un ajuste lineal para predecir la dureza de Mohs, formando el modelo Meta-Random Forest y Support Vector Regression (MRFSVR). El modelo logró un R de 0.8219, un MSE de 0.2514 y un error absoluto medio de 0.2431 durante la validación. Se utilizaron muestras de meteoritos para validar las predicciones del modelo MRFSVR. El modelo se utiliza para predecir la distribución de dureza de las rocas extraterrestres utilizando imágenes de la cámara de navegación y terreno (NaTeCam) del rover Tianwen-1 en Marte y un conjunto de datos simulado de rocas lunares de un sitio web de código abierto. Los resultados demuestran el potencial del método para mejorar la exploración extraterrestre.
Descripción
La comprensión de la dureza de las rocas en planetas extraterrestres ofrece valiosos conocimientos sobre la evolución geológica planetaria. La dureza de las rocas se correlaciona con parámetros morfológicos, que se pueden extraer de imágenes de navegación, evitando el tiempo y el costo de muestreo y retorno de rocas. Esta investigación propone un enfoque de aprendizaje automático para predecir la dureza de las rocas extraterrestres utilizando características morfológicas. Se creó un conjunto de datos personalizado de 1496 imágenes de rocas, incluyendo granito, caliza, basalto y arenisca. Se extrajeron diez características, como redondez, alargamiento, convexidad y valores de color Lab, para la predicción. Se entrenó un modelo fundamental que combina Random Forest (RF) y Support Vector Regression (SVR) a través de validación cruzada. La salida de este modelo se utilizó como entrada para un meta-modelo, que se sometió a un ajuste lineal para predecir la dureza de Mohs, formando el modelo Meta-Random Forest y Support Vector Regression (MRFSVR). El modelo logró un R de 0.8219, un MSE de 0.2514 y un error absoluto medio de 0.2431 durante la validación. Se utilizaron muestras de meteoritos para validar las predicciones del modelo MRFSVR. El modelo se utiliza para predecir la distribución de dureza de las rocas extraterrestres utilizando imágenes de la cámara de navegación y terreno (NaTeCam) del rover Tianwen-1 en Marte y un conjunto de datos simulado de rocas lunares de un sitio web de código abierto. Los resultados demuestran el potencial del método para mejorar la exploración extraterrestre.