Towards Multi-Level Classification in Deep Plant Identification

Tesis de Graduación (Doctorado académico en Ingeniería) Instituto Tecnológico de Costa Rica, 2018.In the last decade, automatic identification of organisms based on computer vision techniques has been a hot topic for both biodiversity scientists and machine learning specialists. Early on, plants became particularly attractive as a subject of study for two main reasons. On the one hand, quick and accurate inventories of plants are critical for biodiversity conservation; for example, they are indispensable in conducting ecosystem inventories, defining models for environmental service payments, and tracking populations of invasive plant species, among others. On the other hand, plants are a more tractable group than, for instance, insects. First of all, the number of species is smaller (around 400,000 compared to more than 8 million). Secondly, they are better understood by the scientific community, particularly with respect to their morphometric features. Thirdly, there are large, fast growing databases of digital images of plants generated by both scientists and the general public. Finally, an incremental approach based first on "flat elements" such as leaves and then the whole plant made it feasible to use computer vision techniques early on. As a result, even mobile apps for the general public are available nowadays. This document presents the key results obtained while tackling the general problem of fully automating the identification of plant species based solely on images. It describes the key findings in a research path that started with a restricted scope, namely, identification of plants from Costa Rica by using a morphometric approach that considers images of fresh leaves only. Then, species from other regions of the world were included, but still using hand-crafted feature extractors. A key methodological turn was the subsequent use of Deep Learning techniques on images of any components of a plant. Then we studied and compared the accuracy of a Deep Learning approach to do identifications based on datasets of images of fresh plants and compared it with datasets of herbarium sheet images for the first time. Among the results obtained during this research, potential biases in automatic plant identification dataset were found and characterized. Feasibility of doing transfer learning between different regions of the world was also proven. Even more importantly, it was for the first time demonstrated that herbarium sheets are a good resource to do identifications of plants mounted on herbarium sheets, which provides additional levels of importance to herbaria around the globe. Finally, as a culmination of this research path, this document presents the results of developing a novel multi-level classification approach that uses knowledge about higher taxonomic levels to carry out not only family and genus level identifications but also to try to improve the accuracy of species level identifications. This last step focuses on the creation of a hierarchical loss function based on known plant taxonomies, coupled with multilevel Deep Learning architectures to guide the model optimization with the prior knowledge of a given class hierarchy.En la última década, la identificación automática de organismos basada en técnicas de visión artificial ha sido un tema popular tanto entre los científicos de la biodiversidad como para los especialistas en aprendizaje automático. Al principio, las plantas se volvieron particularmente atractivas como tema de estudio por dos razones principales. Por un lado, los inventarios rápidos y precisos de plantas son críticos para la conservación de la biodiversidad; por ejemplo, son indispensables para realizar inventarios de ecosistemas, definir modelos para pagos de servicios ambientales y rastrear poblaciones de especies de plantas invasoras, entre otros. Por otro lado, las plantas son un grupo más manejable que, por ejemplo, los insectos. En primer lugar, la cantidad de especies es menor (alrededor de 400,000 en comparación con más de 8 millones de insectos). En segundo lugar, la comunidad científica las comprende mejor, en particular con respecto a sus características morfométricas. En tercer lugar, existen grandes bases de datos de imágenes digitales de plantas generadas tanto por científicos como por el público en general. Finalmente, un enfoque incremental basado primero en "elementos planos" como hojas y luego en toda la planta hizo posible el uso de técnicas de visión por computadora desde el principio. Como resultado, incluso las aplicaciones móviles para el público en general están disponibles en la actualidad. Este documento presenta los resultados clave obtenidos mientras se aborda el problema general de automatizar por completo la identificación de especies de plantas basándose únicamente en imágenes. Describe los hallazgos clave en un camino de investigación que comenzó con un alcance restringido, a saber, la identificación de plantas de Costa Rica mediante el uso de un enfoque morfométrico que considera imágenes de hojas frescas solamente. Luego, se incluyeron especies de otras regiones del mundo, pero todavía se utilizaban extractores de características hechos a mano. Un giro metodológico clave fue el uso posterior de técnicas de aprendizaje profundo (deep learning) en imágenes de cualquier componente de una planta. Luego, estudiamos y comparamos la exactitud de un enfoque de aprendizaje profundo para realizar identificaciones basadas en conjuntos de datos de imágenes de plantas frescas y las comparamos con conjuntos de datos de imágenes de hojas de herbario por primera vez. Entre los resultados obtenidos durante esta investigación, se encontraron y caracterizaron posibles sesgos en el conjunto de datos de identificación automática de plantas. La viabilidad de hacer un aprendizaje de transferencia (transfer learning) entre diferentes regiones del mundo también se demostró. Aún más importante, por primera vez se demostró que las láminas de herbario son un buen recurso para hacer identificaciones de plantas montadas sobre láminas de herbario, lo que proporciona niveles adicionales de importancia para herbarios en todo el mundo. Finalmente, como una culminación de este camino de investigación, este documento presenta los resultados del desarrollo de un nuevo enfoque de clasificación multi-nivel (multi-level) que utiliza el conocimiento sobre niveles taxonómicos superiores para llevar a cabo identificaciones a nivel de familia y género, y también para tratar de mejorar la exactitud de identificaciones a nivel de especie. Este último paso se centra en la creación de una función de pérdida jerárquica basada en taxonomías de plantas conocidas, junto con arquitecturas de aprendizaje profundo de niveles múltiples para guiar la optimización del modelo con el conocimiento previo de una jerarquía de clases dada

On the Significance of Leaf Sides in Automatic Leaf-based Plant Species Identification

Because the front side of a leaf and the underside are functionally very different – the former captures sunlight to produce photosynthesis and the latter absorbs carbon dioxide and releases oxygen and vapor – they typically have different visual features. In this paper we study the significance of leaf sides in visual recognition systems for automatic plant species identification. We measure the accuracy of species identifications with a dataset of 63 species of trees from Costa Rica that includes pictures of both, front sides and undersides of tree leaves. The dataset is used as a global dataset and is also partitioned as two datasets: one of front side pictures and one of underside pictures. Training and testing of different algorithms is performed and their accuracies computed for the group of species and for each individual species. For the tested dataset, leaf side is a significant factor for automatic plant species identification. On the average, and for most cases, underside pictures lead to more accurat

Prevalencia de coccidiosis en conejos domésticos (Oryctolagus cuniculus) que se expenden en el mercado mayorista de la ciudad de Trujillo

El presente estudio tuvo por objetivo determinar la prevalencia de coccidiosis en Oryctolagus cuniculus en el mercado Mayorista de Trujillo durante los meses de agosto a noviembre del año 2017. Se tomaron como puntos de muestreo las tiendas donde se expenden estos especímenes, recolectando heces de los diferentes corrales, adquiriendo también ejemplares con signologías clínicas para efectuar el proceso de necropsia. Las muestras fueron conservadas en formol al 6% y procesadas en el Laboratorio de Parasitología de la Universidad Privada Antenor Orrego. Para el análisis se emplearon los métodos de Baermann modificado, por flotación con solución sobresaturada de azúcar, y el método directo; mientras que las necropsias fueron realizadas por la técnica de incisión decúbito dorsal. Obteniendo un resultado de 41,67% de muestras positivas tras la examinación de las muestras de heces recolectadas de los corrales, así mismo, todos los ejemplares sometidos a necropsia dieron positivo a Eimeria spp. Siendo los principales órganos infestados: el ciego con 60,0% y el intestino delgado con 100,0%; mientras que en el hígado se obtuvo un porcentaje de 40,0%. En la región intestinal los principales puntos de infestación fueron el íleon con 60,00 y el duodeno con 40,0%.The objective of this current study was to determinate the prevalence of coccidiosis among Oryctolagus cuniculus in the Mayorista market of Trujillo during the months of august to november of 2017. For this investigation samples of diverse points of sale of domestic rabbits were selected to recollect the feces of different farmyards from this establishments, also acquiring specimens with clinical symptoms to execute a necropsy. The samples were collected on sterilized containers with clean spatulas to avoid bias, this containers were marked and preserved in a thermal container to being transport to the parasitology laboratory of Antenor Orrego Private University in which were preserved with one millimeter of formol at 10%. This samples were analyzed using the modify method of Baermann, flotation of feces with supersaturate sugar solution and the direct method; while the necropsies were made with the method of dorsal decubitus incision. Getting a result of 41, 67% of positive samples after the examination of the collected feces of the farmyards, in the same way all the specimens submitted to necropsy were positive presence of Eimera spp being the main spots of infestation the caecum with 60, 0% and intestine with 100, 0% while the liver obtained a percentage of 40,0%. On the intestinal region the main spots of infestation were the ileum with 60, 0% and duodenum with 40,0% each.Tesi

Factores determinantes en las decisiones judiciales sobre régimen de visitas en procesos resueltos por el vigésimo juzgado de familia de Lima, 2017-2021

El presente estudio tiene como objetivo identificar los factores determinantes en las decisiones judiciales sobre régimen de visitas en procesos resueltos por el 20° Juzgado de Familia de Lima, 2017-2021. Para esto se plantea un estudio de enfoque cualitativo y tipo básica, de nivel dogmática jurídica comparada y de diseño no experimental transversal descriptivo en una muestra de la doctrina nacional y extranjera Argentina, Bolivia, México, Ecuador, Chile y Perú (4 artículos científicos por país, y 6 de Perú), de 20 sentencias sobre régimen de visitas en el periodo 2017-2021, y de la legislación comparada sobre régimen de visitas de los países analizados en la doctrina comparada. Como resultados se encontró que existen diversos factores determinantes en la decisión judicial en el otorgamiento del régimen de visita, como el Principio de interés superior del niño, la protección constitucional de los derechos del menor, los informes periciales (psicológicos, psiquiátricos, y sociales), el bienestar y desarrollo integral del niño, y el derecho del progenitor al régimen de visitas. Asimismo, se encontró que el Perú es uno de los países que menos criterios o factores contempla en su legislación y doctrina jurídica para otorgar el régimen de visitas

Diseño editorial ilustrado para la Unidad de Bienestar Animal del Ministerio de Agricultura, Ganadería y Alimentación de Guatemala.

Diseña un catálogo para visualizar la fauna de la región con los detalles relevantes que dinamicen los elementos representativos de cada especie con textos que apoyen a la Unidad de Bienestar Animal. Normaliza los elementos gráficos para fortalecer su unidad concretiza los recursos iconográficos para su manejo adecuado, y establece la línea gráfica que caracterizará al texto institucional

Síndrome de burnout en docentes de la Institución Educativa N° 171-10, San Juan de Lurigancho

La presente investigación tiene como objetivo determinar el nivel general del síndrome de Burnout en docentes de la Institución Educativa N° 171-10, San Juan de Lurigancho. La investigación básica es de enfoque cuantitativo, tipo descriptivo y diseño de corte transversal. Se realizó en la I.E N° 171-10 de San Juan de Lurigancho y la muestra fue no probabilística de 35 docentes, los que fueron evaluados con el instrumento Maslach Burnout Inventory (MBI) usando como variable única el síndrome de burnout. Los resultados presentaron que el Síndrome de Burnout se presenta en un 51% con un nivel moderado; en la dimensión cansancio emocional el 69% presentan niveles alto y moderado prevaleciendo un 43% a nivel moderado; en la dimensión despersonalización el 66% presentan nivel moderado y en la dimensión realización personal el 54% presenta nivel moderado. Se concluye que el síndrome de burnout está presentándose a nivel moderado en los educadores, evidenciándose que, el cansancio profesional ha interferido de manera negativa en su realización como persona sin afectar su relación con los estudiantes; se recomienda realizar planes estratégicos para modificar las dimensiones con evidencia de problema y desarrollar programas de salud integral que abarque el manejo del estrés.This research aims to determine the general level in teachers of the Educational Institution N° 171-10, San Juan de Lurigancho. The basic research is quantitative, descriptive and cross-sectional design. It was held at the I.E N° 171-10 of San Juan de Lurigancho and the sample was non-probabilistic of 35 teachers those who were evaluated with the Maslach Burnout Inventory (MBI) instrument using burnout syndrome as the single variable. The results showed that Burnout Syndrome occurs in 51% with a moderate level; in the dimension of emotional fatigue, 69% have high and moderate levels, with 43% prevailing at a moderate level; in the depersonalization dimension, 66% have a moderate level and in the personal fulfillment dimension, 54% have a moderate level. It’s concluded that burnout syndrome is occurring at a moderate level in educators, evidencing that, professional fatigue has negatively interfered with his fulfillment as a person without affecting his relationship with students; it is recommended to make strategic plans to modify the dimensions with evidence of problem and develop comprehensive health programs that encompass stress management

Gestión de procesos en la calidad de vida de los pacientes que reciben diálisis peritoneal ambulatoria continua en el Hospital II- EsSalud – Tarapoto – 2016

En la presente investigación titulada: Gestión de procesos en la calidad de vida de los pacientes que reciben diálisis peritoneal ambulatoria continua en el Hospital II- EsSalud – Tarapoto – 2016, tuvo como como objetivo Conocer la relación entre la gestión de procesos con la calidad de vida de los pacientes que reciben diálisis peritoneal ambulatoria continua en el Hospital II – EsSalud Tarapoto -2016. Estudio No Experimental, descriptivo correlacional. La población de estudio estuvo conformada por 260 pacientes que recibieron diálisis peritoneal y una muestra de 155 pacientes. La técnica utilizada para el estudio de investigación fue una encuesta y que tiene como finalidad de recolectar los datos, mediante la entrevista y el instrumento un cuestionario que fue aplicado a los pacientes luego de recibir tratamiento. Los resultados encontrados fueron: El 47,1% (73) de los pacientes califican al nivel de gestión de procesos de diálisis peritoneal ambulatoria continua en el Hospital II – EsSalud Tarapoto como “Mala” de acuerdo a la escala planteada. El nivel de la calidad de vida en los pacientes que reciben diálisis peritoneal ambulatoria continua en el Hospital II – EsSalud Tarapoto, se califica por el 59,1% de los pacientes como “Buena”. De acuerdo a la evaluación del Chi cuadrado, se acepta la hipótesis nula de independencia, por lo cual concluimos que el nivel de la gestión de procesos y la calidad de vida de los pacientes que reciben diálisis peritoneal ambulatoria continua en el Hospital II – EsSalud Tarapoto, no guarda relación significativa

Diseño definitivo de la carretera desde la ciudad de Bambamarca hasta el Centro Poblado Chala, Provincia de Hualgayoc, Cajamarca – 2018

El proyecto de investigación se refiere al diseño “Definitivo de una carretera”, teniendo como base de estudio la norma DG2018 – diseño de infraestructura vial; teniendo como de diseñar y la vez beneficiar tránsito vehicular y peatonal desde la ciudad de Bambamarca hasta le Centro Poblado de Chala. El diseño de investigación no es experimental, es a nivel descriptivo. El desarrollo del investigación se ha ejecutado estudios de mecánica de suelos a base de excavaciones de calicatas, cuya finalidad es poder determinar las propiedades físicas y químicas de terreno donde se va a realizar dicho diseño; analizados mediante la Norma AASHTO M145, Método para la Clasificación de Suelos para Uso en Vías de Transporte, sistema unificado de clasificación de suelos (USCS) y métodos empleados en el diseño del pavimento flexible del proyecto como son consideradas de la metodología de diseño AASHTO M93. Finalmente, analizados todos los estudios que integran el desarrollo del proyecto, se pudo evidenciar la importancia de emplear el pavimento flexible para el avance integral en el centro poblado chala, en donde su diseño admite que la carretera logre un adecuado transito tanto vehicula como peatonal; con la finalidad de beneficiar la calidad de vida de los sectores beneficiados

Cryptosporidiosis. Importancia en salud pública

El objeto de éste trabajo fue recopilar información que evidencie la importancia de cryptosporidiosis, la cual es una parasitosis emergente de tipo zoonótico con grandes perjuicios en términos económicos y de salud pública; así como los factores de riesgo que la propician. Cryptosporidium es un protozoario altamente infeccioso capaz de causar enfermedad gastrointestinal, tanto en animales como en el hombre. Su importancia como agente patógeno se basa en su amplia distribución en el medio ambiente, además de su resistencia a las condiciones ambientales letales para la mayoría de los agentes patógenos. Además, el bajo número de oocistos que son suficientes para desencadenar la infección y el alto número de oocistos infectantes que son excretados por animales o personas portadoras, hacen de éste un peligro latente en salud pública. La inadecuada potabilización del agua, el consumo de vegetales frescos contaminados, convivencia con animales portadores de oocistos infectantes, y los malos hábitos de higiene personal son algunos de los factores que predisponen a la adquisición de este patógeno. Cryptosporidium ocasiona en el hombre una enfermedad caracterizada por diarrea acuosa profusa, dolor abdominal, vómito, nauseas, y fiebre moderada, este cuadro clínico se exacerba en el caso de personas o animales inmunocomprometidos. Alrededor del mundo, se han reportado brotes epidémicos ocasionados por Cryptosporidium en humanos, los reportes más conocidos por la magnitud de personas afectadas son los ocurridos en Texas en 1984, y el ocurrido en Wisconsin en 1993 con más de 400 mil personas afectadas, entre otros. La falta de métodos eficaces para la potabilización del agua, así como la falta de higiene hace que el riesgo de contraer la infección sea mayor, por lo que se requieren programas de educación para la salud

Morphological characteristics of the facial bone wall related to the tooth position in the alveolar crest in the maxillary anterior

The purpose of this study was to analyze whether the position of the tooth in the alveolar ridge influences the thickness of the facial bone wall and the distance between the cemento-enamel junction (CEJ) and osseous zenith (OZ). Cone-beam computed tomography (CBCT) scans from fifty four dentate patients were included in the study (22 male and 32 female, mean age 41. 5 years). The measurements taken included: (1). The Facial bone thickness at 7 different equidistant levels -measuring levels (ML 1-7) - between OZ and the root apex (A). (2) The CEJ -OZ distance. (3) Facial position of the tooth (FPT) relative to a straight line traced from mesial to distal interproximal depressions of the alveolar plate at the level of the CEJ. The Facial bone wall thickness ranged between 0 mm and 3. 8 mm, with greater values at more apical levels. Mean values were smaller than 1 mm at every level except ML7. The CEJ-OZ distance varied between 0. 5 mm and 6. 9 mm (mean 2. 9 mm). The Mean of FPT value was 0. 6 mm. No statistically significant correlation was found between FPT and the CEJ-OZ distance. Weak negative statistically significant correlations were found between FPT and the thickness of the facial bone wall at MP1 and MP3. Within the limits of this study, no clinically relevant correlation between FPT and facial bone thickness - CEJ-OZ distance was found. More studies should be conducted to evaluate a greater number of teeth, especially those that may present misalignment with greater FPT values.El objetivo del presente estudio fue analizar si la posición de la pieza dentaria en el reborde alveolar influencia el espesor de la tabla ósea vestibular y la distancia entre el limite amelo-cementario (LAC) y el cenit óseo (CO). Tomografías computadas haz de cono (TC) de 54 pacientes dentados fueron incluidas en el estudio (22 hombres y 32 mujeres, edad promedio 41. 5 anos). Las medidas registradas fueron: (1) espesor de la tabla ósea vestibular en 7 diferentes niveles de medición (NM1-7) entre CO y el ápice radicular (AR). (2) La distancia LAC-CO. (3) Posición vestibular de la pieza dentaria (PVD) en relación a una línea recta trazada desde la depresión interproximal mesial a la depresión interproximal distal de la tabla ósea a nivel del LAC. El espesor de la tabla ósea vestibular fue 0-3. 8mm, con valores mayores registrados a nivel más apical. El valor promedio fue menor a 1 mm excepto en NM7. La distancia LAC-CO varió entre 0. 5 y 6. 9mm (promedio 2. 9mm). El promedio de PVD fue de 0. 6mm. No se encontró correlación estadísticamente significativa entre la PVD y la distancia LAC-CO. Se halló una correlación débil negativa estadísticamente significativa entre la PVD y el espesor de la tabla ósea vestibular en NM1 y NM3. Dentro de las limitaciones de este estudio, no se encontró una correlación clínicamente significativa entre PVD y espesor de la tabla ósea vestibular - distancia LAC-CO. Se deben llevar a cabo más estudios para evaluar un mayor número de piezas dentarias, especialmente aquellas que se encuentran desalineadas con valores PVD mayores