Die individuelle Kennzeichnung
Die Fähigkeit des Fußabdrucks Identifikationstechnik einzelnen Geparden zu klassifizieren ist auf zwei Faktoren bedingten, ist die Verwendung eines standardisierten Fußabdruck Sammlung Protokoll und ein neues statistisches Modell basiert auf einer kreuzvalidierte paarweise Diskriminanzanalyse mit einer Clusteranalyse Ward. Diese werden durch eine integrierte grafische Benutzeroberfläche für die Datenvisualisierung erleichtert (Abb. 1). Minimale Ausrüstung benötigt, so dass diese Technik kostengünstig (Materialliste). Daten mit dem Fußabdruck gesammelt enthalten die Anzahl der Geparde, die Anzahl der Fußabdruck Bilder gesammelt, Reichweite von Fußabdrücken pro Geparden, die Anzahl der Strecken, Angebot an Trails pro Geparden und Altersgruppe von Geparden (Tabelle 1).
781 Fußabdrücke (M: F 395: 386) auf 110 Routen gehören, von 38 Personen wurden für die Trainingsdatenmenge gesammelt Tabelle 1 gibt.eine Zusammenfassung der gesammelten Daten. Mit Hilfe der Merkmalsextraktion Fenster (Abb. 2) ein Satz von 25 Wahrzeichen Punkte waren in der Lage 15 zu erzeugen , abgeleitet Punkte auf jeder Fußabdruck Bild. Aus diesen Wahrzeichen und abgeleitete Punkte wurden 136 Variablen für jeden Fußabdruck erzeugt, mit Abständen, Winkeln und Flächen. Jede Zeile in der Datenbank daher repräsentiert die 136 Variablen, die von einem einzigen Fußabdruck erzeugt. Abdrücke wurden durch Spur verarbeitet. Eine unterschiedliche Anzahl von Zeilen repräsentiert jede Spur, und wurden als solche gekennzeichnet.
Diese Daten wurden in der Datentabelle dupliziert als ein Unternehmen dann bezeichnet als der Referenzwert Centroid (RCV), die die paarweise Vergleich von Wanderwegen, die für individuelle Einstufung zu stabilisieren wirkt. Die paarweise Analysefenster (Abb. 3) wurde entwickelt , um die Daten und / oder Test für die Daten aus unbekannten Populationen bestätigen. Abbildung 4 zeigt das Ergebnis einer paarweisen Vergleich von Routen aus dem gleichen individual (A) und zwei verschiedenen Individuen (B) auf der Basis der Fußabdruck Identifikationstechnik maßgeschneiderte Modell. Der Klassifizierer in das Modell eingebaut wird auf das Vorhandensein oder Fehlen der Überlappung zwischen den Ellipsen basiert. Man beachte , daß die Analyse für jeden paarweisen Vergleich in Gegenwart einer dritten Entität durchgeführt wird, dh der Referenzwert Zentroid (RCV).
Mit einem robusten paarweise kreuzvalidierte Diskriminanzanalyse mit einer Clusteranalyse der Ward, wurde ein Algorithmus erzeugt effektive Klassifizierung von Personen zur Verfügung zu stellen. Der Fußabdruck Identifikationstechnik-Algorithmus wird auf drei einstellbaren Einheiten an; die Anzahl von Messungen verwendet, die Ellipse Größe (verwendet Konfidenzintervall), und der Schwellenwert, der den Grenzwert für die Cluster bestimmt. Jede dieser Einheiten wird in der Software eingestellt, bis die höchste Genauigkeit für die Klassifizierung ist für den Trainingssatz von Tieren bekannter Identität erreicht. Das gleiche algorithm kann dann verwendet werden, um unbekannte geparden identifizieren. Beispielsweise zeigen die 5a, b & c ein Dendrogramm einer Stichprobe von Routen von sieben Geparden zeigt die korrekte Vorhersage zeigen , wenn der Algorithmus optimiert ist (a) und wenn der Algorithmus ist suboptimal (b & c).
Hindernis-Studien wurden durchgeführt, um den Algorithmus zu validieren aus dem Trainingssatz von "bekannt" Individuen abgeleitet. Diese wurden sequentiell durchgeführt durch Verändern des Anteils der cheetahs in den Test- und Trainingssätze. Anstatt willkürlich Geparde zu Trainings- und Testsätze Umlegung wurden Analysen nacheinander ausgeführt, um die Test-Set Größe zu erhöhen. Für jeden Test-Set wurden 10 Wiederholungen mit Geparden durchgeführt für jede Iteration zufällig ausgewählt werden. Für jeden Test - Set, erlaubt dies ein Mittelwert berechnet werden. Abbildung 6. Zeigt die unterschiedlichen Testgröße gegen sich selbst aufgetragen (rot), und auf der y-Achse des vorhergesagten Wert für jede Testgröße Iteration (grün) Und die mittlere vorhergesagte Wert für jede Testgröße (blau). Die Handlung zeigt, dass selbst dann, wenn das Test-Set Größe deutlich erhöht (n = 28) im Vergleich mit dem Trainingssatz Größe (n = 10), die mittlere vorhergesagte Wert dem erwarteten Wert ähnlich ist.
Mit mehreren Sperrfristen Studien war die Genauigkeit der individuellen Identifikation konsequent> 90% sowohl für die vorhergesagte Anzahl von Individuen und, was genauso wichtig ist , die Klassifizierung von Wanderwegen, das heißt, ob die Pfade von der gleichen Person (Selbstwege) und solche aus verschiedene Personen (nicht selbstWege) korrekt klassifiziert. Ein Cluster Dendrogramm allen 38 einzelnen geparden repräsentierende gezeigt (Fig. 7). Es gab 110 Routen, insgesamt 5886 paarweise Vergleiche zu erzeugen. Von diesen waren 46 Fehlklassifizierungen eine Genauigkeit von 99% (Tabelle 2) gibt.
| # Geparden | Anzahl der Fußabdruck Bilder | Bereich Fußspuren pro Geparden | # Loipen | Bereich Routen pro Geparden | Altersgruppe (Jahre) |
| Weibliche | 16 | 386 | 12-36 | 55 | 2 bis 5 | 2,5-8,5 |
| Männlich | 22 | 395 | 7-32 | 54 | 1 bis 4 | 1 bis 11 |
| Gesamt | 38 | 781 | 7-36 | 109 | 15 | 1 bis 11 |
Tabelle 1. Zusammenfassung der gesammelten Daten. Die Zahl der Geparden ist die Zahl der Fußabdruck Bilder gesammelt, die Bandbreite der footpRints pro Geparden, die Zahl der Strecken, die Auswahl an Routen pro Geparden und die Altersgruppe von Geparden.
| Selbst | Nicht selbst | Gesamt | Fehlklassifikationen |
| Selbst (N) | 117 | 9 | 126 | 9 |
| Selbst (%) | 93 | 7 | 100 | 7 |
| Nicht-Selbst (N) | 37 | 5723 | 5760 | 37 |
| Nicht selbst (%) | 1 | 99 | 100 | 1 |
| Total (N) | - | - | 5886 | 46 |
| Total (%) | - | - | 100 | 1 |
Tabelle 2. Die Ausgabe in der Ausleuchtzone Identifikationstechnik Software zeigt die Klassifizierung von Routen basierend auf paarweise Vergleich. "Selbst" bezieht sich auf Routen von demselben Individuum und "Nicht-Selbst", Spuren von verschiedenen Individuen. Jede Spur wurde gegen jede andere Spur abgestimmt eine maßgeschneiderte robuste kreuzvalidierte Diskriminanzanalyse Modell. 110 Routen in Folge 5886 paarweise Vergleiche und die Gesamtklassifikationsgenauigkeit betrug 99%.

Abbildung 1. Die Öffnungshauptmenüfenster in der Ausleuchtzone Identifikationstechnik. Dies ist ein Bild Identifizierung Add-In zur Datenvisualisierung - Software, die Fußabdrücke zu klassifizieren durch indi nen, Geschlecht und Alter-Klasse von morphometrischen Messungen. Eine grafische Benutzeroberfläche ermöglicht die nahtlose Navigation zwischen verschiedenen Optionen. Bitte hier klicken , um eine größere Version dieser Figur zu sehen.

Abbildung 2. Die Merkmalsextraktion Fenster. Die Funktionen umfassen Drag & Drop Bilder, automatische Größenanpassung an das Fenster, Rotation der Bilder für die Standardisierung, Substrattiefe Factoring usw. Vorbelegte Orientierungspunkt Punkte manuell positioniert sind und eine Reihe von skript abgeleitet Punkte generieren die Gewinnung von Metriken in Form von Strecken, Winkeln und Flächen ermöglichen. Die Ausgabe erfolgt in Form einer Reihe von Daten, die die xy-Koordinaten und die Metriken bereitstellt.ank "> Bitte hier klicken, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.

Abbildung 3. Paarweise Datenanalysefenster in der Ausleuchtzone Identifikationstechnik. Sobald eine Datenbank von Messungen erstellt wurde, die paarweise Analysefenster entwickelt, um die Daten zu helfen , zu validieren und / oder Test für die Daten von unbekannten Populationen. Die Analyse basiert auf einer angepassten Modell einen konstanten Referenz Schwerpunkt Wert (RCV) enthält, die sequentiell 16,17 Paare Wegen vergleicht. Die endgültige Ausgabe ist in Form eines Clusters dendrogram , die eine Vorhersage für die Anzahl der Personen und die Beziehung zwischen den Spuren zur Verfügung stellt. Bitte hier klicken , um eine größere Version dieser Figur zu sehen.
Abbildung 4. Paarweise Vergleiche. Die Abbildung zeigt das Ergebnis eines paarweisen Vergleich von Routen von der gleichen Person (A) und zwei verschiedenen Individuen (B) auf der Basis eines angepassten Modell in der Datenvisualisierungssoftware. Der Klassifizierer in das Modell eingebaut wird auf das Vorhandensein oder Fehlen der Überlappung zwischen den Ellipsen basiert. Beachten Sie, dass die Analyse für jede Paarvergleich in Gegenwart einer dritten Person durchgeführt wird, dh der Referenz Schwerpunkt Wert (RCV). Bitte klicken Sie hier , um eine größere Version dieser Figur zu sehen.

Abbildung 5. Ein Dendrogramm einer Stichprobe von Routen von sieben Geparden die richtige pred zeigtiction wenn der Algorithmus optimiert ist (a) , und wenn der Algorithmus suboptimal (b & c). d das Ergebnis mit 18 Variablen zeigt, mit der gleitenden Skala in eine Richtung bewegt , um zu zeigen , dass die Wahrscheinlichkeit von zehn geparden weniger als 50% . Der Algorithmus basiert auf drei einstellbaren Einheiten; die Anzahl der Messungen, die Ellipse Größe (verwendet Konfidenzintervall) und schließlich der Schwellenwert, der den Cut-off - Wert für die Cluster bestimmt. Bitte hier klicken um eine größere Version dieser Figur zu sehen.

Abbildung 6. Ein Sperrfristen Versuch durchgeführt sequentiell durch Variieren des Anteils von Geparden in den Test- und Trainingssätzen. Anstatt Geparden zu Trainings- und Test se Umlegungts willkürlich wurde eine Analyse durchgeführt sequentiell die Test-Set Größe zu erhöhen. Für jeden Test-Set wurden zehn Iterationen mit Geparden durchgeführt für jede Iteration zufällig ausgewählt werden. Für jeden Testsatz, erlaubt dies ein Mittelwert berechnet werden. Die Abbildung zeigt die unterschiedlichen Testgröße gegen sich selbst aufgetragen (rot), und auf der y-Achse der vorhergesagte Wert für jede Testgröße Iteration (grün) und die mittlere vorhergesagte Wert für jede Testgröße (blau). Die Handlung zeigt , dass selbst dann , wenn das Test - Set Größe deutlich erhöht (n = 28) im Vergleich mit dem Trainingssatz Größe (n = 10), die mittlere vorhergesagte Wert dem erwarteten Wert ähnlich ist. Bitte klicken Sie hier , um eine größere Version zu sehen diese Figur.

Abbildung 7. Dendrogram zeigt die vorhergesagte Ergebnis , wenn alle110 Routen von 38 Geparden sind in die Analyse einbezogen. Notieren Sie sich die Treue der Spuren , die die Cluster bilden. Interessanterweise viele der Fehlklassifikationen zwischen littermates waren, zum Beispiel Geparden Letotse / Duma und Vincent / Bonsai. Bitte hier klicken , um eine größere Version dieser Figur zu sehen.