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http://cicese.repositorioinstitucional.mx/jspui/handle/1007/2916| Sistema automatizado para reconocer y contar organismos zooplanctónicos mediante filtros armónicos circulares | |
| Víctor Antonio Zavala Hamz | |
| Josue Alvarez Borrego | |
| Acceso Abierto | |
| Atribución | |
| Zooplancton, Patrones de difracción, Filtros armónicos circulares, Ciencias del mar | |
| La enumeración e identificación directa bajo el microscopio estereoscópico o compuesto es un método arduo y consumidor de tiempo. Muy pocos técnicos pueden trabajar continuamente separando, contando, identificando y midiendo microorganismos. Aún para el taxónomo más competente, la correcta identificación puede llevar largo tiempo. Actualmente se requiere aumentar el número de taxónomos expertos a la par de desarrollar sistemas automatizados de identificación que permitan apoyar a la investigación básica en ecología marina. Presentamos un sistema automatizado basado en la transformada de Fourier o patrón de difracción y Filtros Armónicos Circulares (FAC) que permite reconocer y contar copépodos calanoides, abundantes en la Corriente de California y la Bahía de Todos Santos, sin importar su rotación y/o ubicación. Se realizó un análisis por dendrogramas. Los patrones de difracción permiten reconocer a los copépodos a nivel género, especie e inclusive sexo y tienen 50% menos variabilidad que las imágenes de los copépodos. El potencial de los patrones de difracción como herramienta de taxonomía es prometedor. La correlación puede ser un método eficaz para reconocer organismos, pero un simple cambio en la rotación de uno de ellos puede hacer que el valor de la correlación disminuya tanto que no se les pueda reconocer a pesar de ser iguales. Los F AC dan una invarianza total a rotación, por lo que el valor de la correlación no se verá afectado por un cambio en la orientación de un objeto. El filtro es generado a partir del centro propio o geométrico de una imagen, a un orden dado. Al estudiar las matemáticas de los FAC se ha logrado generar nuevos filtros con un mejor poder de discriminación y en un menor tiempo de cómputo. En este trabajo estudiamos tres clases de FAC: clásicos, únicamente de fase y promediados. El tiempo de cómputo para generar un filtro fue mucho menor al reportado por otros autores. Los filtros clásicos, únicamente de fase y promediados generados por nuestro sistema digital, reconocen al organismo deseado dentro de una imagen problema. Los FAC únicamente de fase tienen en general una media superior a la de los FAC clásicos; es decir, su poder de discriminación es mayor. Los FAC clásicos de los contornos binarios de A. californiensis, hembra tienen un valor de 0.61 ± 0.05 y sus FAC únicamente de fase 0.72 ± 0.09. Los FAC únicamente de fase de los contornos binarios de A. californiensis, macho tienen un valor de 0.69 ± 0.06. Los FAC clásicos de los contornos binarios de A. tonsa, hembra tienen un valor de 0.70 ± 0.04 y sus FAC únicamente de fase 0.75 ± 0.13. Los FAC clásicos de los contornos binarios de A. tonsa, macho tienen un valor de 0.70 ± 0.11 y sus FAC únicamente de fase 0.73 ± 0.07. Los FAC clásicos de los contornos binarios de C. pacificus, hembra tienen un valor de 0.71 ± 0.08 y sus FAC únicamente de fase 0.70 ± 0.07. Los FAC clásicos de C. pacificus en tonos de grises tienen un valor de 0.69 ± 0.09 y los FAC únicamente de fase 0.70 ± 0.07. Para M. pacifica en tonos de grises el valor promedio de sus FAC clásicos fue de 0.70 ± 0.08 y el de sus FAC únicamente de fase 0.69 ± 0.07. Los FAC clásicos permiten discriminar el género y especie de los copépodos seleccionados y en algunas ocasiones el sexo, dependiendo de la complejidad de la imagen. Los FAC únicamente de fase mejoraron el poder de discriminación de nuestro sistema al diferenciar el sexo de los copépodos seleccionados en todos los casos estudiados. Los FAC promediados se generan a partir de imágenes con varios centros propios adecuados, su poder de discriminación es muy similar al de un filtro generado a partir de un solo orden. El procesamiento digital de imágenes de copépodos calanoides mediante Filtros Armónicos Circulares que contempla este trabajo puede ser utilizado por cualquier persona con nulo o poco conocimiento de taxonomía. Direct enumeration and identification under a microscope is a hard and time consuming method. Few technicians can work continuously at. sorting, counting, identifying and measuring microorganisms. Even for the most competent taxonomist, the correct identification can take a long time. Clearly, we require to increase the number of competent taxonomists along with the development of automated identification systems to support basic research in marine ecology. We present an automated system based on the Fourier transform or diffraction pattern and Circular Harmonic Filters (CHF) that allows the recognition and enumeration of calanoid copepods, abundant in the California Current and Todos Santos Bay, without taking into account their rotation or position. A dendrogram analysis was carried out. The diffiaction patterns recognize genus, species and even the sex of the copepods and have 50% less variability than the images of the copepods. The potential of the diffiaction patterns as a tool for taxonomy is promising. Correlation could be a very efficient method to recognize organisms, but a simple change in the rotation of one of them can diminish so much the correlation value that one is not able to recognize them, even if they belong to the same species. CHF give full rotation invariance, so the correlation value won’t be affected by a change in the orientation of an object. The filter is generated from the proper or geometric center of an image, at a given order. The study of the mathematics surrounding the has enabled the generation of new filters with an increased power of discrimination and less computation time. In the present work we study three types of CHF: Classic, phase only CHF and averaged. The computation time to generate a single filter was much less than the reported by other authors. The classic, phase only and averaged filters generated by our digital system are able to recognize and count the target organism among other organisms. In general, the phase only CHF have a greater mean value than the classic CHF, which is, a greater power of discrimination. The classic CHF of the binarized contours of the female of A. californiensis have a value of 0.61 ± 0.05 and their phase only CHF 0.72 ± 0.09. A. californiensis have a value of 0.69 ± 0.06. The classic CHF of the binarized contours of the female of A. tonsa have a value of 0.70 ± 0.04 and their phase only CHF 0.75 ± 0.13. The classic CHF of the binarized contours of the male A. tonsa have a value of 0.70 ± 0.11 and their phase only CHF 0.73 ± 0.07. The classic CHF of the binarized contours of the female of C. pacificus have a value of 0.71 ± 0.08 and their phase only CHF 0.70 ± 0.07. The classic CHF for the images in gray levels of C. pacific us have a value of 0.69 ± 0.09 and their phase only CHF 0.70 ± 0.07. For the images in gray levels of M. pacifica the mean value of the classic CHF was 0.70 ± 0.08 09 and their phase only CHF 0.69 ± 0.07.The classic CHF allow discrimination of genus and species of the selected copepods and sometimes even sex, depending on the complexity of the image. The phase only CHF enhanced the power of discrimination of our system when they differentiated the sex of the selected copepods in all the cases studied. The averaged CHF are generated from images with more than one proper center, their power of discrimination is very similar to that of a filter generated from a single order. The digital image processing of calanoid copepods using Circular Harmonic Filters contemplated in this work can be used by any person with few or no taxonomic knowledge. | |
| CICESE | |
| 1998 | |
| Tesis de doctorado | |
| Español | |
| Zavala Hamz, V. A. 1998.Sistema automatizado para reconocer y contar organismos zooplanctónicos mediante filtros armónicos circulares. Tesis de Doctorado en Ciencias. Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Baja California. 87 pp.. | |
| PECES Y FAUNA SILVESTRE | |
| Aparece en las colecciones: | Tesis - Ecología Marina |
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