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使用曲率积分和动态时间规整,让我们深入研究抹香鲸识别!
前言最近,我们参加了Capgemini的全球数据科学挑战赛。我与Acores鲸鱼研究中心合作,挑战抹香鲸的识别任务,用人工智能帮助拯救抹香鲸的生命。
为了完成这项任务,我们收集了过去几年几千张的鲸鱼照片。在训练数据集中,平均每头鲸鱼有1.77张照片,很多动物只出现过一次,因此,我们的目标是,给定一个新的图片,在已有数据中找出最相似的。
因此,如果鲸鱼已经被拍下来,研究人员就可以知道是何时何地拍的了。
我很自豪地宣布,我们以第三名的成绩结束了比赛,我们使用暹罗网络取得了胜利,但是,由于已经有很多关于这个架构的文章,所以今天将介绍另一个更有趣、更新颖的方法来解决这个问题。
方法本文介绍的方法由Weideman等人提出,算法的主要步骤如下:
基于颜色分析和轮廓检测的尾部提取
曲率积分进行尾部处理(IC)
与动态时间规整(DTW)进行尾部比较
所以该方法的预测率不如暹罗网络好,但是这个想法非常有趣,值得分享和了解。在许多数据科学项目中,数据准备是最困难的部分,要将鲸鱼尾部处理为信号,信号的质量必须非常好。在本文中,我们将花一些时间来理解信号处理之前的所有必要步骤。
探索我们的数据集,分析图片如引言中所述,我们得到了数千张图片。乍一看,鲸鱼就是鲸鱼,所有这些图片看上去都像是一个蓝色背景(天空和大海),中间有一个灰色斑点(尾巴)。
经过初步探索之后,我们发现尾巴的形状可以作为区分鲸鱼的重要特征,我们确信这对我们的算法至关重要。那颜色呢?像素分布中是否有什么有用的信息?
使用Bokeh可视化库(