Since coral reef ecosystems face threats from human activities and climate change, coral conservation programs are implemented worldwide. Monitoring coral health provides references for guiding conservation activities. However, current labor-intensive methods result in a backlog of unsorted images, highlighting the need for automated classification. Few studies have simultaneously utilized accurate annotations along with updated algorithms and datasets. This study aimed to create a dataset representing common coral conditions and associated stressors in the Indo-Pacific. Concurrently, it assessed existing classification algorithms and proposed a new multi-label method for automatically detecting coral conditions and extracting ecological information. A dataset containing over 20,000 high-resolution coral images of different health conditions and stressors was constructed based on the field survey. Seven representative deep learning architectures were tested on this dataset, and their performance was quantitatively evaluated using the F1 metric and the match ratio. Based on this evaluation, a new method utilizing the ensemble learning approach was proposed. The proposed method accurately classified coral conditions as healthy, compromised, dead, and rubble; it also identified corresponding stressors, including competition, disease, predation, and physical issues. This method can help develop the coral image archive, guide conservation activities, and provide references for decision-making for reef managers and conservationists. The proposed ensemble learning approach outperforms others on the dataset, showing State-Of-The-Art (SOTA) performance. Future research should improve its generalizability and accuracy to support global coral conservation efforts.


翻译:由于珊瑚礁生态系统面临人类活动和气候变化的威胁,全球范围内正在实施珊瑚保护计划。监测珊瑚健康状况可为指导保护行动提供参考。然而,当前劳动密集型方法导致大量未分类图像积压,凸显了自动化分类的需求。现有研究较少同时利用精确标注与更新算法及数据集。本研究旨在构建一个代表印度-太平洋地区常见珊瑚状态及相关胁迫因子的数据集,同时评估现有分类算法,并提出一种用于自动检测珊瑚状态及提取生态信息的新型多标签方法。基于实地调查,构建了包含超过20,000张不同健康状态及胁迫因子高分辨率珊瑚图像的数据集。在该数据集上测试了七种代表性深度学习架构,并利用F1度量与匹配率对其性能进行定量评估。基于此评估,提出了一种采用集成学习的新方法。该方法能够准确将珊瑚状态分类为健康、受损、死亡及碎屑,并识别相应胁迫因子,包括竞争、疾病、捕食及物理问题。该方法有助于构建珊瑚图像档案、指导保护行动,并为珊瑚礁管理者和保护人员提供决策参考。所提出的集成学习方法在该数据集上表现优于其他方法,达到当前最优水平。未来研究应提升其泛化能力与精度,以支持全球珊瑚保护工作。

0
下载
关闭预览

相关内容

Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
182+阅读 · 2019年10月11日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
RL解决'BipedalWalkerHardcore-v2' (SOTA)
CreateAMind
31+阅读 · 2019年7月17日
灾难性遗忘问题新视角:迁移-干扰平衡
CreateAMind
17+阅读 · 2019年7月6日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
最新内容
【剑桥博士论文】智能体-环境协同优化
专知会员服务
3+阅读 · 今天14:33
为初级军官战术训练设计生成式人工智能平台
专知会员服务
5+阅读 · 今天6:43
《美军条令:作战伤员后送保障》
专知会员服务
4+阅读 · 今天6:38
《美空军条令出版物 4-0,维持》
专知会员服务
4+阅读 · 今天6:32
《基于仿真的空军任务规划优化》
专知会员服务
4+阅读 · 今天6:21
相关VIP内容
相关资讯
RL解决'BipedalWalkerHardcore-v2' (SOTA)
CreateAMind
31+阅读 · 2019年7月17日
灾难性遗忘问题新视角:迁移-干扰平衡
CreateAMind
17+阅读 · 2019年7月6日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
相关基金
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员