論文の概要: AQUA20: A Benchmark Dataset for Underwater Species Classification under Challenging Conditions

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2506.17455v2
• Date: Mon, 30 Jun 2025 17:27:51 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-07-01 15:08:39.846128
• Title: AQUA20: A Benchmark Dataset for Underwater Species Classification under Challenging Conditions
• Title（参考訳）: Aqua20: 混入条件下での水中種分類のためのベンチマークデータセット
• Authors: Taufikur Rahman Fuad, Sabbir Ahmed, Shahriar Ivan,
• Abstract要約: 本稿では,20種の海面画像8,171点からなる総合的なベンチマークデータセットであるAqua20を紹介する。 13種類の最先端ディープラーニングモデルを評価し, 課題条件下での海洋生物分類における性能評価を行った。 結果、ConvNeXtは98.82%、Top-1は90.69%、F1スコアは88.92%、パラメータサイズは適度に大きい。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.2289361708127877
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Robust visual recognition in underwater environments remains a significant challenge due to complex distortions such as turbidity, low illumination, and occlusion, which severely degrade the performance of standard vision systems. This paper introduces AQUA20, a comprehensive benchmark dataset comprising 8,171 underwater images across 20 marine species reflecting real-world environmental challenges such as illumination, turbidity, occlusions, etc., providing a valuable resource for underwater visual understanding. Thirteen state-of-the-art deep learning models, including lightweight CNNs (SqueezeNet, MobileNetV2) and transformer-based architectures (ViT, ConvNeXt), were evaluated to benchmark their performance in classifying marine species under challenging conditions. Our experimental results show ConvNeXt achieving the best performance, with a Top-3 accuracy of 98.82% and a Top-1 accuracy of 90.69%, as well as the highest overall F1-score of 88.92% with moderately large parameter size. The results obtained from our other benchmark models also demonstrate trade-offs between complexity and performance. We also provide an extensive explainability analysis using GRAD-CAM and LIME for interpreting the strengths and pitfalls of the models. Our results reveal substantial room for improvement in underwater species recognition and demonstrate the value of AQUA20 as a foundation for future research in this domain. The dataset is publicly available at: https://huggingface.co/datasets/taufiktrf/AQUA20.
• Abstract（参考訳）: 水中環境におけるロバストな視覚認識は、標準的な視覚システムの性能を著しく低下させる、濁度、低照度、閉塞といった複雑な歪みのために、依然として重要な課題である。 本稿では,20種の海面画像8,171点からなる総合的なベンチマークデータセットであるAqua20を紹介し,照明,濁度,閉塞性などの実環境課題を反映し,水中の視覚的理解に有用な資源を提供する。 軽量CNN(SqueezeNet, MobileNetV2)やトランスフォーマーベースのアーキテクチャ(ViT, ConvNeXt)を含む13の最先端ディープラーニングモデルを評価し, 課題のある環境下での海洋生物の分類における性能評価を行った。 実験の結果,ConvNeXtは98.82%,Top-1は90.69%,F1スコアは88.92%,パラメータサイズは適度に大きい。 他のベンチマークモデルから得られた結果は、複雑さとパフォーマンスのトレードオフも示しています。 また,GRAD-CAMとLIMEを用いて,モデルの強度と落とし穴の解釈を行う。 以上の結果から, 水中生物認識の精度向上と, 今後の研究基盤としてのAQUA20の意義が明らかとなった。 データセットは、https://huggingface.co/datasets/taufiktrf/AQUA20で公開されている。

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