Published August 28, 2018
| Version v1
Publication
Open
Quantitative comparison of taxa and taxon concepts in the diatom genus <i>Fragilariopsis</i>: a case study on using slide scanning, multiexpert image annotation, and image analysis in taxonomy<sup>1</sup>
Creators
- 1. Alfred-Wegener-Institut Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung
- 2. British Antarctic Survey
- 3. Universidad Nacional de La Plata
- 4. Universidad de Salamanca
- 5. Environnements et Paléoenvironnements Océaniques et Continentaux
- 6. Max Planck Institute for Biogeochemistry
- 7. Colgate University
Description
Semiautomated methods for microscopic image acquisition, image analysis, and taxonomic identification have repeatedly received attention in diatom analysis. Less well studied is the question whether and how such methods might prove useful for clarifying the delimitation of species that are difficult to separate for human taxonomists. To try to answer this question, three very similar Fragilariopsis species endemic to the Southern Ocean were targeted in this study: F. obliquecostata , F. ritscheri , and F. sublinearis . A set of 501 extended focus depth specimen images were obtained using a standardized, semiautomated microscopic procedure. Twelve diatomists independently identified these specimen images in order to reconcile taxonomic opinions and agree upon a taxonomic gold standard. Using image analyses, we then extracted morphometric features representing taxonomic characters of the target taxa. The discriminating ability of individual morphometric features was tested visually and statistically, and multivariate classification experiments were performed to test the agreement of the quantitatively defined taxa assignments with expert consensus opinion. Beyond an updated differential diagnosis of the studied taxa, our study also shows that automated imaging and image analysis procedures for diatoms are coming close to reaching a broad applicability for routine use.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
حظيت الطرق شبه الآلية لاكتساب الصور المجهرية وتحليل الصور والتعرف التصنيفي باهتمام متكرر في تحليل الدياتوم. أقل دراسة هو السؤال عما إذا كانت هذه الأساليب قد تكون مفيدة لتوضيح تحديد الأنواع التي يصعب فصلها عن علماء التصنيف البشري وكيف يمكن أن تكون مفيدة. في محاولة للإجابة على هذا السؤال، تم استهداف ثلاثة أنواع متشابهة جدًا من الفراجيليروبسيس المستوطنة في المحيط الجنوبي في هذه الدراسة: F. obliquecostata و F. ritscheri و F. sublinearis . تم الحصول على مجموعة من 501 صورة لعينة عمق التركيز الممتد باستخدام إجراء مجهر موحد وشبه آلي. حدد اثنا عشر طبيب دياتومي بشكل مستقل صور العينات هذه من أجل التوفيق بين الآراء التصنيفية والاتفاق على معيار ذهبي تصنيفي. باستخدام تحليلات الصور، استخرجنا بعد ذلك ميزات مورفومترية تمثل الأحرف التصنيفية للأصناف المستهدفة. تم اختبار القدرة التمييزية للسمات المورفومترية الفردية بصريًا وإحصائيًا، وتم إجراء تجارب تصنيف متعددة المتغيرات لاختبار توافق تعيينات الأصناف المحددة كميًا مع رأي إجماع الخبراء. بالإضافة إلى التشخيص التفريقي المحدث للأصناف المدروسة، تُظهر دراستنا أيضًا أن إجراءات التصوير الآلي وتحليل الصور للدياتومات تقترب من الوصول إلى قابلية تطبيق واسعة للاستخدام الروتيني.Translated Description (French)
Les méthodes semi-automatisées pour l'acquisition d'images microscopiques, l'analyse d'images et l'identification taxonomique ont reçu à plusieurs reprises de l'attention dans l'analyse des diatomées. La question de savoir si et comment de telles méthodes pourraient s'avérer utiles pour clarifier la délimitation des espèces difficiles à séparer pour les taxonomistes humains est moins bien étudiée. Pour tenter de répondre à cette question, trois espèces de Fragilariopsis très similaires endémiques de l'océan Austral ont été ciblées dans cette étude : F. obliquecostata, F. ritscheri et F. sublinearis . Un ensemble de 501 images d'échantillons à profondeur de focalisation étendue a été obtenu à l'aide d'une procédure microscopique semi-automatisée normalisée. Douze diatomistes ont indépendamment identifié ces spécimens d'images afin de réconcilier les opinions taxonomiques et de convenir d'un étalon-or taxonomique. À l'aide d'analyses d'images, nous avons ensuite extrait des caractéristiques morphométriques représentant les caractères taxonomiques des taxons cibles. La capacité de discrimination des caractéristiques morphométriques individuelles a été testée visuellement et statistiquement, et des expériences de classification multivariées ont été réalisées pour tester l'accord des attributions de taxons définies quantitativement avec l'opinion consensuelle d'experts. Au-delà d'un diagnostic différentiel actualisé des taxons étudiés, notre étude montre également que les procédures automatisées d'imagerie et d'analyse d'images pour les diatomées sont sur le point d'atteindre une large applicabilité pour une utilisation de routine.Translated Description (Spanish)
Los métodos semiautomáticos para la adquisición de imágenes microscópicas, el análisis de imágenes y la identificación taxonómica han recibido atención repetidamente en el análisis de diatomeas. Menos estudiada es la cuestión de si y cómo tales métodos podrían resultar útiles para aclarar la delimitación de especies que son difíciles de separar para los taxonomistas humanos. Para tratar de responder a esta pregunta, tres especies muy similares de Fragilariopsis endémicas del Océano Austral fueron objeto de este estudio: F. obliquecostata, F. ritscheri y F. sublinearis . Se obtuvo un conjunto de 501 imágenes de muestras de profundidad de foco extendida utilizando un procedimiento microscópico estandarizado y semiautomatizado. Doce diatomistas identificaron de forma independiente estas imágenes de especímenes para conciliar las opiniones taxonómicas y acordar un estándar de oro taxonómico. Mediante el análisis de imágenes, extrajimos características morfométricas que representan los caracteres taxonómicos de los taxones objetivo. La capacidad discriminatoria de las características morfométricas individuales se probó visual y estadísticamente, y se realizaron experimentos de clasificación multivariante para probar la concordancia de las asignaciones de taxones definidas cuantitativamente con la opinión de consenso de expertos. Más allá de un diagnóstico diferencial actualizado de los taxones estudiados, nuestro estudio también muestra que los procedimientos automatizados de imagen y análisis de imágenes para diatomeas se están acercando a alcanzar una amplia aplicabilidad para el uso rutinario.Files
jpy.12767.pdf
Files
(15.9 kB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:aacd65e97a2fed7bdec5763b68544c65
|
15.9 kB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- المقارنة الكمية لمفاهيم الأصناف والأصناف في جنس الدياتوم Fragilariopsis<i>:</i> دراسة حالة حول استخدام مسح الشرائح والتعليق التوضيحي للصور متعدد الخبراء وتحليل الصور في التصنيف<sup>1</sup>
- Translated title (French)
- Comparaison quantitative des concepts de taxons et de taxons dans le genre de diatomées <i>Fragilariopsis</i> : une étude de cas sur l'utilisation de la numérisation de diapositives, de l'annotation d'images par plusieurs experts et de l'analyse d'images dans la taxonomie<sup>1</sup>
- Translated title (Spanish)
- Comparación cuantitativa de taxones y conceptos de taxones en el género de diatomeas <i>Fragilariopsis</i>: un estudio de caso sobre el uso de escaneo de diapositivas, anotación de imágenes multiexperto y análisis de imágenes en taxonomía<sup>1</sup>
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2884524147
- DOI
- 10.1111/jpy.12767
References
- https://openalex.org/W1001479090
- https://openalex.org/W1513618424
- https://openalex.org/W1518668800
- https://openalex.org/W1604680558
- https://openalex.org/W1774232365
- https://openalex.org/W1908401022
- https://openalex.org/W1981825874
- https://openalex.org/W2005912592
- https://openalex.org/W2006006524
- https://openalex.org/W2008916616
- https://openalex.org/W2028342960
- https://openalex.org/W2043286703
- https://openalex.org/W2043908094
- https://openalex.org/W2049489886
- https://openalex.org/W2056780082
- https://openalex.org/W2077033043
- https://openalex.org/W2094409342
- https://openalex.org/W2099540110
- https://openalex.org/W2100481189
- https://openalex.org/W2115862695
- https://openalex.org/W2132835589
- https://openalex.org/W2144095328
- https://openalex.org/W2144771874
- https://openalex.org/W2157452336
- https://openalex.org/W2165943358
- https://openalex.org/W2175974467
- https://openalex.org/W2290667569
- https://openalex.org/W2337260716
- https://openalex.org/W2344646648
- https://openalex.org/W2427657585
- https://openalex.org/W247117328
- https://openalex.org/W2478243654
- https://openalex.org/W2507414358
- https://openalex.org/W2513863019
- https://openalex.org/W2518168675
- https://openalex.org/W2582743722
- https://openalex.org/W2602980845
- https://openalex.org/W2604278999
- https://openalex.org/W2611598635
- https://openalex.org/W2736843965
- https://openalex.org/W2738788194
- https://openalex.org/W273955616
- https://openalex.org/W2951188255
- https://openalex.org/W3190495186
- https://openalex.org/W4250117254
- https://openalex.org/W644881275