Monitoring the responses of plants to environmental changes is essential for plant biodiversity research. This, however, is currently still being done manually by botanists in the field. This work is very laborious, and the data obtained is, though following a standardized method to estimate plant coverage, usually subjective and has a coarse temporal resolution. To remedy these caveats, we investigate approaches using convolutional neural networks (CNNs) to automatically extract the relevant data from images, focusing on plant community composition and species coverages of 9 herbaceous plant species. To this end, we investigate several standard CNN architectures and different pretraining methods. We find that we outperform our previous approach at higher image resolutions using a custom CNN with a mean absolute error of 5.16%. In addition to these investigations, we also conduct an error analysis based on the temporal aspect of the plant cover images. This analysis gives insight into where problems for automatic approaches lie, like occlusion and likely misclassifications caused by temporal changes.


翻译:监测植物对环境变化的反应对于植物生物多样性研究至关重要。然而,目前,植物学家仍在手动进行这项工作。这项工作非常艰巨,获得的数据虽然采用标准化的方法估计植物覆盖面,通常是主观的,而且具有粗略的时间分辨率。为了补救这些警告,我们调查使用进化神经网络自动从图像中提取相关数据的方法,重点是植物群落组成和9种草原植物物种的物种覆盖。为此,我们调查了几个标准CNN建筑和不同的培训前方法。我们发现,我们使用定制CNN的更高图像分辨率,在高图像分辨率上比以往的方法高,平均绝对误差为5.16%。除了这些调查外,我们还根据植物覆盖图像的时间方面进行错误分析。这一分析揭示了自动方法存在哪些问题,例如隔离和时间变化可能造成的分类错误。

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