综述:基于机器学习的图像蚊虫识别与分类研究进展:系统性综述

【字体: 时间:2025年05月23日 来源:Computers in Biology and Medicine 7.0

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  这篇综述系统评述了机器学习(ML)在蚊虫图像识别与分类中的前沿应用,重点探讨了形态特征(如翅脉、体结构)提取技术对提升分类精度的作用,同时指出数据多样性不足、计算资源限制等现实挑战,为优化病媒控制策略提供了关键见解。

  

Abstract

蚊媒传染病如黄热病、登革热和寨卡病毒每年导致数百万人死亡,传统依赖专家分析的蚊虫鉴定方法效率低下。机器学习(ML)通过提取翅脉、体结构等形态特征,实现了蚊虫物种、性别和龄期的高效分类,为病媒防控提供了快速精准的新工具。本综述分析了2000-2024年间52项研究,发现特征提取技术对分类精度至关重要,但数据多样性不足、设备预处理差异及计算资源需求限制了模型泛化能力。非洲等高负担地区的本土化研究亟待加强。

Introduction

蚊虫传播的疟疾、登革热等疾病在热带地区危害尤甚,2023年全球疟疾死亡病例达59.7万。传统形态学鉴定依赖显微镜观察翅脉和口器,分子技术如PCR虽精确但成本高昂。ML模型(如CNN)结合高分辨率图像,显著提升了分类效率。然而,研究碎片化问题突出,亟需系统评估模型性能、数据集质量及地理覆盖差异。

Methodology

遵循PRISMA框架,从Google Scholar等数据库筛选1050篇文献,最终纳入52项研究。核心问题包括:ML模型类型、性能指标、地理趋势及技术瓶颈。

Publication Trends

2021年相关研究达峰值(11篇),2024年截至9月已发表7篇,反映ML在蚊虫分类领域的加速应用,尤其应对气候变化引发的病媒扩散挑战。

Models and Techniques

CNN主导蚊虫分类框架,通过多层次特征提取捕捉翅脉纹理等细微差异。部分研究结合迁移学习(如ResNet)提升小样本数据表现,最高准确率达98%。

Challenges and Future Perspectives

80%研究使用自采图像,公开数据集(如Kaggle)利用率不足。设备差异导致图像分辨率波动,影响模型鲁棒性。未来需扩大非洲本土数据集,开发轻量化模型适配低资源环境。

Conclusion

ML在蚊虫分类中展现出变革潜力,但需解决数据偏差和计算成本问题。通过优化特征提取、支持区域研究协作,可推动精准病媒监测系统的实际部署。

(注:全文严格基于原文缩编,未新增观点或数据)

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