Desarrollo de un método basado en visión por computador para segmentar imágenes de los anillos de crecimiento en la especie Apeiba membranácea.

Abstract

Dendrochronology has been a tool of great importance when it comes to ecological studies and has allowed the study of climate and forests around the world. However, this technique was originally developed in temperate zones, which resulted in the bias that rings only occur in zones with seasons. For this reason, studies of growth rings in the tropics are minimal compared to studies outside of it. Due to the difference in the anatomical characteristics of the species within the tropics, it is necessary to create tools focused on these species that allow a greater development of dendrochronology in the tropics. Thus, the development of a method that allows segmenting the growth rings in the Apeiba membranacea species from computer vision techniques is proposed. The process begins by analyzing how to develop the acquisition of the images, finding that the best option for this is by scanning the images at a resolution of 1200 PPP, then the color spaces of these images were evaluated by experts criteria finding that the channels based on intensity are those that best reflect the anatomical characteristics, especially the RGB space, which presents with different levels the anatomical characteristics in each of its channels. Subsequently, different segmentation techniques were analyzed and it was found that the most appropriate is the use of a Ternausnet architecture in different batches weighing the final result. When validating the results against hand segmented images, a Jaccard index of 0.75, an accuracy of 0.85, a sensitivity of 0.85 and a specificity of 0.88 were obtained, concluding that the most appropriate way to address this problem is through the use of different models, trained based on daca one of the anatomical characteristics of the species.

La dendrocronología ha sido una herramienta de gran importancia a la hora de hacer estudios ecológicos y ha permitido el estudio del clima y los bosques alrededor del mundo. Sin embargo, esta técnica se desarrolló originalmente en las zonas templadas, lo que resultó en el sesgo de que los anillos solo se presentan en las zonas con estaciones. Por tal razón, los estudios de anillos de crecimiento en el trópico son mínimos en comparación a los estudios fuera de él. Por la diferencia en las características anatómicas de las especies dentro del trópico se ve necesaria la creación de herramientas enfocadas en estas especies que permitan un mayor desarrollo de la dendrocronología en el trópico. Así, se propone el desarrollo de un método que permita segmentar los anillos de crecimiento en la especie Apeiba membranácea a partir de técnicas de visión por computador. El proceso se inicia analizando cómo desarrollar la adquisición de las imágenes, encontrando que la mejor opción para esto es escaneando las imágenes a una resolución de 1200 PPP, posteriormente se evaluó mediante el criterio de expertos los espacios de color de estas imágenes encontrando que los canales basados en intensidad son los que mejor reflejan las características anatómicas, en especial el espacio RGB, que presenta con diferentes niveles las características anatómicas en cada uno de sus canales. Posteriormente, se analizaron diferentes técnicas de segmentación y se encontró que la más adecuada es el uso de una arquitectura Ternausnet en diferentes lotes ponderando el resultado final. Al validar los resultados contra las imágenes segmentadas a mano, se obtuvo un índice de Jaccard de 0.75, una exactitud de 0.85, una sensibilidad de 0.85 y una especificidad de 0.88, concluyendo que la forma más adecuada de abordar este problema es mediante el uso de diferentes modelos, entrenados con base a daca una de las características anatómicas de la especie.