Análisis Integrado de Aprendizaje Automático y Aprendizaje Profundo en la Identificación de Especies y Sexo de las Pupas de Gusanos de Seda
Autores: He, Haibo; Zhu, Shiping; Shen, Lunfu; Chang, Xuening; Wang, Yichen; Zeng, Di; Xiong, Benhua; Dai, Fangyin; Zhao, Tianfu
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Análisis Integrado de Aprendizaje Automático y Aprendizaje Profundo en la Identificación de Especies y Sexo de las Pupas de Gusanos de Seda
Categoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas
Subcategoría
Zootecnia
Palabras clave
Apareamiento híbrido
Especies de gusanos de seda
Sericultura
Aprendizaje automático
Aprendizaje profundo
Posturas pupales
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 10
Citaciones: Sin citaciones
El emparejamiento híbrido de las especies de gusanos de seda correspondientes es un vínculo fundamental en la sericultura, asegurando la calidad de los huevos e influyendo directamente en la cantidad y calidad de la seda. Considerando el potencial del reconocimiento de imágenes y el impacto de las diferentes posturas de las pupas, este estudio utilizó aprendizaje automático y aprendizaje profundo para modelado global con el fin de identificar las especies de pupas y su sexo de forma separada o simultánea. Se comparó el rendimiento de los enfoques tradicionales basados en características, los enfoques basados en características de aprendizaje profundo y sus enfoques de fusión. Primero, se capturaron 3600 imágenes de la parte posterior, el abdomen y las posturas laterales de 5 especies de pupas masculinas y femeninas. A continuación, se utilizaron seis descriptores tradicionales, incluido el histograma de gradientes orientados (HOG), y seis descriptores de aprendizaje profundo, incluido ConvNeXt-S, para extraer características significativas de especies y sexo. Finalmente, se construyeron modelos de clasificación utilizando el perceptrón multicapa (MLP), la máquina de soporte vectorial y el bosque aleatorio. Los resultados indican que el modelo {HOG + ConvNeXt-S + MLP} sobresalió, logrando un 99.09% de precisión en el reconocimiento separado de especies y sexos y un 98.40% en el reconocimiento simultáneo, con curvas de precisión-recall y características operativas del receptor que oscilan entre 0.984 y 1.0 y 0.996 y 1.0, respectivamente. En conclusión, puede capturar sutiles distinciones entre especies y sexos de pupas y muestra promesa para una amplia aplicación en la sericultura.
Descripción
El emparejamiento híbrido de las especies de gusanos de seda correspondientes es un vínculo fundamental en la sericultura, asegurando la calidad de los huevos e influyendo directamente en la cantidad y calidad de la seda. Considerando el potencial del reconocimiento de imágenes y el impacto de las diferentes posturas de las pupas, este estudio utilizó aprendizaje automático y aprendizaje profundo para modelado global con el fin de identificar las especies de pupas y su sexo de forma separada o simultánea. Se comparó el rendimiento de los enfoques tradicionales basados en características, los enfoques basados en características de aprendizaje profundo y sus enfoques de fusión. Primero, se capturaron 3600 imágenes de la parte posterior, el abdomen y las posturas laterales de 5 especies de pupas masculinas y femeninas. A continuación, se utilizaron seis descriptores tradicionales, incluido el histograma de gradientes orientados (HOG), y seis descriptores de aprendizaje profundo, incluido ConvNeXt-S, para extraer características significativas de especies y sexo. Finalmente, se construyeron modelos de clasificación utilizando el perceptrón multicapa (MLP), la máquina de soporte vectorial y el bosque aleatorio. Los resultados indican que el modelo {HOG + ConvNeXt-S + MLP} sobresalió, logrando un 99.09% de precisión en el reconocimiento separado de especies y sexos y un 98.40% en el reconocimiento simultáneo, con curvas de precisión-recall y características operativas del receptor que oscilan entre 0.984 y 1.0 y 0.996 y 1.0, respectivamente. En conclusión, puede capturar sutiles distinciones entre especies y sexos de pupas y muestra promesa para una amplia aplicación en la sericultura.