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对许多植物的授粉必不可少但是过敏症患者的祸根

花粉:对许多植物的授粉必不可少,但是过敏症患者的祸根。花粉警告服务提供有关每日暴露和过敏风险的信息,并且是受影响人群的重要信息来源。为了收集普通数据,使用了花粉收集器,它可以连续测量空气中的花粉含量。为此,他们使用内置电动机将周围空气吸入滚筒中,其中空气中的花粉会粘附在胶带上。然后,受过专业培训的人员会在微观上评估花粉并将其分级。但是,该过程既昂贵又费时。自动化解决方案目前过于昂贵,仅适用于有限数量的花粉品种。技术信息学研究所的两位研究员Olga Saukh和Nam Cao

简单,便宜,轻便

花粉测量系统由两部分组成:一个测量设备,包括一个花粉陷阱,一个粒子集中器和一个数字透射光显微镜;以及一个云服务,其中分析了显微记录的花粉图像。该原型机特别轻(8公斤),紧凑(30厘米x 40厘米x 44厘米),节能(功耗为6W)并且可以低成本实现。“材料成本总计约1000欧元,”奥尔加·索克(Olga Saukh)说。相比之下:当前可用的全自动花粉测量设备价格高达100,000欧元。

花粉收集器有六个入口,可以从各个飞行方向收集花粉。Nam Cao解释说:“我们受到现代吸尘器技术的启发,并使用旋风分离器来收集花粉样品,就像无袋式吸尘器所使用的那样,它们将吸起的污物收集在收集容器中。”

花粉测量传感器如何工作

花粉在顺时针旋转的玻璃板上落在设备内部,该玻璃板上覆盖有一层甘油。甘油完成两项基本任务。一方面,它确保花粉颗粒粘附在玻璃表面上。另一方面,它提高了显微镜发送到云的图像的质量。Olga Saukh解释说:“甘油是透明的,不会蒸发,并且由于其热稳定性而也适合户外使用。” 使用标准的切纸刀片,将甘油浸泡的花粉浓缩成细线。该线越窄,可以在显微镜下记录更多的花粉,然后进行分析。然后,自动将花粉从板上擦掉,以使系统可以长时间自主运行。

机器学习算法分析花粉

在30秒内将多达100幅显微图像上传到云中。对象识别软件根据各种特征对花粉粒进行识别和分类。在现场试验中,花粉识别模型可以正确识别90%的病例中的花粉。

为了能够使用机器学习算法训练并进一步改进模型,研究人员手动注释了所记录数据的子集。现在,研究人员正在进一步推进对花粉的评估。“这是一个持续的过程,我们需要花粉专家的支持,” Olga Saukh在谈到两个开源平台时说。该数据集可在Zenodo平台上公开获得。在线服务GitHub上提供了硬件设计和图像处理代码。

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