The quantification of positively buoyant marine plastic debris is critical to understanding how concentrations of trash from across the world's ocean and identifying high concentration garbage hotspots in dire need of trash removal. Currently, the most common monitoring method to quantify floating plastic requires the use of a manta trawl. Techniques requiring manta trawls (or similar surface collection devices) utilize physical removal of marine plastic debris as the first step and then analyze collected samples as a second step. The need for physical removal before analysis incurs high costs and requires intensive labor preventing scalable deployment of a real-time marine plastic monitoring service across the entirety of Earth's ocean bodies. Without better monitoring and sampling methods, the total impact of plastic pollution on the environment as a whole, and details of impact within specific oceanic regions, will remain unknown. This study presents a highly scalable workflow that utilizes images captured within the epipelagic layer of the ocean as an input. It produces real-time quantification of marine plastic debris for accurate quantification and physical removal. The workflow includes creating and preprocessing a domain-specific dataset, building an object detection model utilizing a deep neural network, and evaluating the model's performance. YOLOv5-S was the best performing model, which operates at a Mean Average Precision (mAP) of 0.851 and an F1-Score of 0.89 while maintaining near-real-time speed.


翻译:对积极浮肿的海洋塑料废弃物进行量化对于了解世界各地海洋垃圾的浓度和查明迫切需要清除垃圾的高浓度垃圾热点至关重要,目前,对漂浮塑料进行量化的最常见监测方法需要使用曼塔拖网;要求拖网(或类似的表面收集装置)的技术首先采用实际清除海洋塑料废弃物的方法,然后作为第二步分析采集的样品;在分析前需要实时清除海洋塑料垃圾,这需要付出高昂的代价,需要大量工作,防止在地球整个海洋机构部署实时海洋塑料监测服务,不采用更好的监测和采样方法,塑料污染对整个环境的总体影响以及特定海洋区域影响的细节仍然不得而知;这项研究提出了高度可扩缩的工作流程,将海洋表面层采集的图像用作投入;在分析前需要实时量化海洋塑料废弃物,以便准确量化和实际清除;工作流程包括创建和预先处理一个具体领域的海洋塑料监测系统;在近距离的神经网络上建立一个物体探测模型;塑料污染对整个环境的总体影响以及具体海洋区域的影响细节将仍然未知;这项研究提出了高度可扩缩的工作流程,在AVAL-S 5号模型运行时,而AVAL-PAAAAAAAMASA

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