Bio + Sense – Automatska identifikacija u biosistemima


Brza reakcija na pojavu insekata štetočina, kao i procena statusa polinacije, od velike su važnosti za današnju poljoprivrednu proizvodnju. Identifikacija insekata direktno na terenu omogućuje nam da primenom pravih ili izbegavanjem pogrešnih insekticida spasemo useve.

 

Istraživači Instituta Biosens razvili su sistem automatske identifikacije insekata na osnovu građe, odnosno, nervature krila, koji omogućava prepoznavanje insekata direktno na terenu. Automatska identifikacija se zasniva na obradi fotografija insekata i prepoznavanju tipičnih uzoraka u nervaturi krila. Sistem trenutno koristi osolike muve kao model i funkcioniše na njima, ali se neprestano nadograđuje i dopunjava drugim vrstama insekata.

Fotografije krila četiri vrste osolikih muva iz dva različita roda. Crvene tačke i brojevi označavaju spojeve u nervaturi krila na osnovu čijeg karakterističnog izgleda je moguće identifikovati određenu vrstu.

Za opis i indentifikaciju venskih spojeva (gore levo) korišćena su obeležja zasnovana na histogramu orijentisanih gradijenata (HOG). Obeležja se mogu vizuelizovati na dva načina: prikazom diskretnih histograma orijentacije gradijenta slike na nivou pojedinačnih ćelija i ekvivalentnim prikazom u vidu sive slike sa nacrtanim pravcima orijentacije. Definisano je devet orijentacija gradijenta u opsegu od 0-180 . Za izračunavanje gradijenta slike korišćen je Sobelov filtar. Ilustracija predstavlja region slike koji obuhvata jedan venski spoj i njegov HOG opis na različitim prostornim skalama.

Sistem omogućuje povezanim pametnim uređajima da identifikuju insekte na terenu i da prate status i kretanje određenih grupa insekata na širem području, i kao takav predstavlja jezgro sistema za nadzor štetočina i polinacije razvijenog na Institutu Biosens.

 

Isti pristup može imati i druge primene – u praćenju brojnosti insekata u zaštićenim prirodnim dobrima, kao terenski dnevnik, odnosno, alat za nadzor insekata koji čuva sve važne informacije o njima zajedno sa datumom i vremenom, GPS koordinatama, podacima o vremenskim uslovima itd.

Primer automatske identifikacije četiri izabrane vrste osolikih muva preko detekcije venskih spojeva u  nervaturi krila na fotografijama, označenih crvenim tačkama. Pošto se detektor zasniva na klizećem prozoru, svaki venski spoj se na istoj slici detektuje više puta, pri čemu se svakoj pojedinačnoj detekciji dodeljuje i mera pouzdanosti detektora u cilju preciznijeg određivanja pozicije venskog spoja na slici.

Razdvajanje vrsta: geo-fenogram konstruisan na osnovu razlika u obliku krila kod različitih populacija iz kompleksa M. avidus prikazuje prostornu raspodelu različitih fenotipova.