論文の概要: Automated wildlife image classification: An active learning tool for ecological applications

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2303.15823v1
• Date: Tue, 28 Mar 2023 08:51:15 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-29 15:55:16.375863
• Title: Automated wildlife image classification: An active learning tool for ecological applications
• Title（参考訳）: 野生生物の自動画像分類:生態学応用のためのアクティブラーニングツール
• Authors: Ludwig Bothmann, Lisa Wimmer, Omid Charrakh, Tobias Weber, Hendrik Edelhoff, Wibke Peters, Hien Nguyen, Caryl Benjamin, Annette Menzel
• Abstract要約: 野生生物カメラトラップ画像は、動物の豊富さ、生息環境の関連、行動を調べるために広く利用されている。 人工知能システムは、このタスクを引き継ぐことができるが、通常は十分なパフォーマンスを達成するために、既にラベル付けされた多数のトレーニングイメージを必要とする。 我々は,中小の画像データベースを持つ研究者が,現代の機械学習の可能性を活用できるラベル効率のよい学習戦略を提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.44970015278813025
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Wildlife camera trap images are being used extensively to investigate animal abundance, habitat associations, and behavior, which is complicated by the fact that experts must first classify the images manually. Artificial intelligence systems can take over this task but usually need a large number of already-labeled training images to achieve sufficient performance. This requirement necessitates human expert labor and poses a particular challenge for projects with few cameras or short durations. We propose a label-efficient learning strategy that enables researchers with small or medium-sized image databases to leverage the potential of modern machine learning, thus freeing crucial resources for subsequent analyses. Our methodological proposal is two-fold: (1) We improve current strategies of combining object detection and image classification by tuning the hyperparameters of both models. (2) We provide an active learning (AL) system that allows training deep learning models very efficiently in terms of required human-labeled training images. We supply a software package that enables researchers to use these methods directly and thereby ensure the broad applicability of the proposed framework in ecological practice. We show that our tuning strategy improves predictive performance. We demonstrate how the AL pipeline reduces the amount of pre-labeled data needed to achieve a specific predictive performance and that it is especially valuable for improving out-of-sample predictive performance. We conclude that the combination of tuning and AL increases predictive performance substantially. Furthermore, we argue that our work can broadly impact the community through the ready-to-use software package provided. Finally, the publication of our models tailored to European wildlife data enriches existing model bases mostly trained on data from Africa and North America.
• Abstract（参考訳）: 野生生物のカメラトラップ画像は、動物の存在、生息地の関連、行動を調べるために広く使われており、専門家がまず手動で分類しなければならないという事実によって複雑である。 人工知能システムは、このタスクを引き継ぐことができるが、通常は十分なパフォーマンスを達成するために、既にラベル付けされた多数のトレーニングイメージを必要とする。 この要件は、人間の専門家の労力を必要とし、カメラや短い期間のプロジェクトにとって特別な課題となる。 本研究では,中小規模の画像データベースを用いた研究者が現代の機械学習の可能性を活用できるようなラベル効率の高い学習戦略を提案する。 提案手法は,(1)物体検出と画像分類を両モデルのハイパーパラメータの調整により組み合わせる現在の戦略を改善する。 2)人間ラベルトレーニング画像を用いて,ディープラーニングモデルのトレーニングを極めて効率的に行うことができるアクティブラーニング(al)システムを提供する。 我々は,これらの手法を直接利用して,提案手法が生態学的実践において広く適用可能であることを保証するソフトウェアパッケージを提供する。 チューニング戦略が予測性能を向上させることを示す。 我々は、ALパイプラインが特定の予測性能を達成するのに必要なラベル付きデータの量を減らし、特にサンプル外予測性能を改善する上で価値があることを実証する。 チューニングとalの組み合わせは予測性能を大幅に向上させると結論づけた。 さらに、当社の作業は、提供済みのソフトウェアパッケージを通じて、コミュニティに幅広い影響を及ぼす可能性があると論じています。 最後に、欧州の野生動物データに合わせたモデルを公開することで、アフリカと北米のデータに基づいてトレーニングされた既存のモデルベースを豊かにします。

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