論文の概要: Towards Phytoplankton Parasite Detection Using Autoencoders

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2303.08744v1
• Date: Wed, 15 Mar 2023 16:35:58 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-16 13:05:48.205143
• Title: Towards Phytoplankton Parasite Detection Using Autoencoders
• Title（参考訳）: オートエンコーダを用いた植物プランクトン寄生虫検出に向けて
• Authors: Simon Bilik, Daniel Baktrakhanov, Tuomas Eerola, Lumi Haraguchi, Kaisa Kraft, Silke Van den Wyngaert, Jonna Kangas, Conny Sj\"oqvist, Karin Madsen, Lasse Lensu, Heikki K\"alvi\"ainen, Karel Horak
• Abstract要約: 本稿では,オリジナルおよびオートエンコーダで再構成されたサンプルの類似性に基づく教師なし異常検出システムを提案する。 植物プランクトン9種のF1スコアは0.75点に達した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.1745666658262611
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Phytoplankton parasites are largely understudied microbial components with a potentially significant ecological impact on phytoplankton bloom dynamics. To better understand their impact, we need improved detection methods to integrate phytoplankton parasite interactions in monitoring aquatic ecosystems. Automated imaging devices usually produce high amount of phytoplankton image data, while the occurrence of anomalous phytoplankton data is rare. Thus, we propose an unsupervised anomaly detection system based on the similarity of the original and autoencoder-reconstructed samples. With this approach, we were able to reach an overall F1 score of 0.75 in nine phytoplankton species, which could be further improved by species-specific fine-tuning. The proposed unsupervised approach was further compared with the supervised Faster R-CNN based object detector. With this supervised approach and the model trained on plankton species and anomalies, we were able to reach the highest F1 score of 0.86. However, the unsupervised approach is expected to be more universal as it can detect also unknown anomalies and it does not require any annotated anomalous data that may not be always available in sufficient quantities. Although other studies have dealt with plankton anomaly detection in terms of non-plankton particles, or air bubble detection, our paper is according to our best knowledge the first one which focuses on automated anomaly detection considering putative phytoplankton parasites or infections.
• Abstract（参考訳）: 植物プランクトン寄生虫は、主に未熟な微生物成分であり、植物プランクトン・ブルーム・ダイナミクスに潜在的に重要な生態的影響がある。 水生生態系のモニタリングにおいて,植物プランクトンと寄生虫の相互作用を統合する方法の改善が必要である。 自動撮像装置は通常大量の植物プランクトン画像データを生成するが、異常な植物プランクトンデータの発生は稀である。 そこで本研究では,オリジナルおよび自動エンコーダ再構成標本の類似性に基づく教師なし異常検出システムを提案する。 このアプローチにより,9種の植物プランクトン種において総F1スコア0.75に達することができ,種特異的な微調整によりさらに改善することができた。 提案手法はより高速なr-cnnベースの物体検出器と比較された。 この指導的アプローチとプランクトン種および異常を訓練したモデルにより、我々は最高F1スコア0.86に達することができた。 しかし、未知の異常も検出できるため、教師なしのアプローチはより普遍的であり、常に十分な量で利用できないような注釈付き異常データを必要としない。 他の研究では、非プランクトン粒子や気泡検出の観点からプランクトン異常検出を扱っているが、本論文は、植物プランクトン寄生虫や感染症を考慮に入れた自動異常検出に焦点を当てたものである。

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