Abbiamo proposto un sistema che utilizza poco costoso, sensori non invasivi pseudo-acustico ottici per rilevare automaticamente e con precisione, contare e classificare insetti base al loro suono volare volare.
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Articolo metodologico
Volare Insetto rilevamento e classificazione con sensori Economico
In questo articolo
Sommario
Abstract
Un sistema poco costoso, non invasivo in grado di classificare con precisione insetti volanti avrebbe importanti implicazioni per la ricerca entomologica, e consentire lo sviluppo di molte applicazioni utili nel vettore e di controllo dei parassiti sia per entomologia medica e agricolo. Dato questo, negli ultimi 60 anni hanno visto molti sforzi di ricerca dedicati a questo compito. Ad oggi, tuttavia, nessuna di queste ricerche ha avuto un impatto duraturo. In questo lavoro, dimostriamo che i sensori ottici pseudo-acustiche in grado di produrre dati superiore; che funzionalità aggiuntive, sia intrinseco ed estrinseco al comportamento in volo dell'insetto, può essere sfruttata per migliorare la classificazione degli insetti; che un approccio di classificazione bayesiana consente di imparare in modo efficace modelli di classificazione che sono molto robusti a un eccesso di montaggio, e un quadro generale di classificazione permette di incorporare facilmente numero arbitrario di funzioni. Dimostriamo i risultati con esperimenti su larga scala che minimizzano tutte le opere precedenti COMBIned, misurata dal numero di insetti e il numero di specie considerate.
Introduzione
L'idea di classificare automaticamente insetti utilizzando il suono incidentale del loro volo risale ai primi giorni di computer e disponibile in commercio apparecchi di registrazione audio 1. Tuttavia, sono stati compiuti pochi progressi su questo problema nei decenni successivi. La mancanza di progressi in questa ricerca può essere attribuito a diversi fattori correlati.
In primo luogo, la mancanza di sensori efficaci ha reso difficile la raccolta dei dati. La maggior parte degli sforzi per raccogliere dati hanno utilizzato i microfoni acustici 2-5. Tali dispositivi sono estremamente sensibili al rumore del ven....
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Protocollo
1. Insetti Colony e allevamento
- Mosquito Colony e allevamento
- Tarsalis posteriori Culex, quinquefasciatus Culex, stigmatosoma Culex e Aedes aegypti adulti provenienti da colonie di laboratorio, che ha avuto origine da individui selvatici catturati.
- Larve di zanzara posteriore in pentole smaltate in condizioni standard di laboratorio (27 ° C, 16: luce 8 ore: scuro [LD] ciclo con 1 hr periodi tramonto / alba), e ad libitum nutrirsi di una miscela di roditore terra chow e lievito di birra (3: 1, v: v).
- Raccogliere pupe di zanzara in 200 ml tazze, e metterli nelle camere sperimentali. In alternat....
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Risultati
Due esperimenti sono qui presentati. Per entrambi gli esperimenti, i dati utilizzati sono stati prelevati a caso da un set di dati che contiene oltre 100.000 oggetti.
Il primo esperimento dimostra la capacità del classificatore proposto di classificare con precisione differenti specie / sessi di insetti. Poiché la precisione classificazione dipende insetti da classificare, un unico valore assoluto per la precisione di classificazione non darà al lettore una buona intuizione sulle prestazioni.......
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Discussione
Il quadro sensore / classificazione qui descritta permette la classificazione economica e scalabile di insetti volanti. Le precisioni ottenibili dal sistema sono sufficienti per permettere lo sviluppo di prodotti commerciali bene e potrebbe essere un utile strumento per la ricerca entomologica.
La possibilità di utilizzare poco costoso, i sensori non invasivi per classificare con precisione e automaticamente insetti volanti avrebbe implicazioni significative per la ricerca entomologica. Ad e.......
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Dichiarazioni
Gli autori dichiarano di non avere interessi finanziari in competizione.
Ringraziamenti
Vorremmo ringraziare la Fondazione Vodafone Americhe, la Bill and Melinda Gates Foundation, e il São Paulo Research Foundation (FAPESP) per il finanziamento di questa ricerca. Vorremmo anche ringraziare i numerosi docenti del Dipartimento di Entomologia presso l'Università di California, Riverside, per i loro consigli su questo progetto.
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Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| Registratore audio: ICD-PX312 | Sony | 4-267-065-11(2) | Con una microSD da 8 GB di memoria aggiuntiva |
| Insectary | Lee's Aquarium & Prodotti per animali domestici. | 20088 HerpHaven®, grande rettangolo | 14 1/2" di lunghezza x 8 3/4" di larghezza x 9 3/4" di altezza. Modificato per ospitare insetti. |
| Generatore di linee laser, 650 nm (rosso) | Apinex (www.apinex.com) | LN60-650 | 5 mW. Questo è un laser a bassa potenza, simile al puntatore laser di un insegnante |
| Array di fotodiodi | VISHAY SEMICONDUCTOR TEFD4300 FOTODIODO PIN, 650NM, 20DEG, T1 | TEFD4300 | Abbiamo realizzato un array personalizzato di 15 di questi fotodiodi cablati in parallelo. |
| Circuito integrato convertitore analogico-digitale | Realizzato su misura nel nostro laboratorio | Abbiamo realizzato noi stessi questo articolo, ma un prodotto facilmente reperibile in commercio, Gino PCF8591 AD/DA Converter, offre le stesse funzionalità. |
Riferimenti
- Kahn, M. C., Celestin, W., Offenhauser, W. Recording of sounds produced by certain disease-carrying mosquitoes. Science. 101 (2622), 335-336 (1945).
- Reed, S. C., Williams, C. M., Chadwick, L. E. Frequency of wing-beat as a character for separating specie....
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Ristampe e permessi
