برنامج تصنيف آلي يرصد الشعب المرجانية بصريا تحت الماء

شمل دراسة البيئة البحرية بمسندم -

كتبت - خالصة بنت عبدالله الشيبانية -

أثمرت دراسة صادرة من وزارة البيئة والشؤون المناخية، في التصنيف الآلي لبيئة الشعاب المرجانية باستخدام الصور الفوتوغرافية تحت الماء، إلى إمكانية استخدام تصنيف إلكتروني لمكونات الشعاب المرجانية دقيق جدا يصل إلى 90-95% باستخدام أبسط الطرق في التصنيف، وإمكانية استخدام الدراسة لتطوير النظم الآلية السريعة لرصد الشعاب المرجانية، ومساهمة الآلية في استخدام آليات أكثر دقة لتصنيف مكونات بيئة الشعاب المرجانية للحصول على نتائج عالية أفضل من استخدام خوارزميات أكثر تعقيدا، كما خلصت الدراسة عن مساهمة الحاسب الآلي بنظام تلقائي أو شبه تلقائي في تصنيف الشعاب المرجانية من خلال الصور الفوتوغرافية أو الفيديو في تقليل الوقت الذي يقضيه المتخصص في أخذ العينات تحت الماء والحصول على البيانات تحت الماء وبالتالي خفض التكاليف، والذي يعوض آلية استضافة الخبراء المختصين في تحديد مجتمعات الكائنات البحرية.

وأوصت الدراسة بأهمية تطوير نظام مراقبة آلي في منطقة المجتمعات المرجانية على أساس تصنيف تلقائي لمكونات الشعاب المرجانية يساهم في تقييم ورصد المحميات البحرية، كما أن استخدام اللون في تحديد بعض المكونات كالرمل، وقنافذ البحر، والعشب، والطحالب، فعالة، لذا أوصت الدراسة أن يشمل العمل في المستقبل تقييم الحاجة لتصحيح الألوان تحت الماء، وتطوير بعض برامج الخوارزميات بالاعتماد على برنامج «الجار الأقرب»، كما أوصت الدراسة بأن يتم اختبار الخوارزميات مع المزيد من أنواع الشعاب المرجانية وغير المرجانية التي قد تكون وفيرة في بعض الموائل مثل الإسفنج، بعدما تم إدخال 9 أنواع من مكونات الشعاب المرجانية على قاعدة بيانات التصنيف الآلي تحت الماء.

وأوضح الباحث في التصنيف الآلي لبيئة الشعاب المرجانية باستخدام الصور الفوتوغرافية تحت الماء، المهندس عمران بن محمد بن علي الكمزاري مدير مركز مراقبة عمليات التلوث، أن مسوحات المجتمعات المرجانية أو الشعاب المرجانية تشمل مجموعة متنوعة من الأساليب التي تعتمد على جمع العينات لتقييم أنواع ووفرة وحساب مساحة الشعاب المرجانية، والقاسم المشترك بين هذه الطرق هو الوقت الطويل الذي يقضيه خبراء الشعاب المرجانية في تحليل البيانات إما تحت البحر كخبراء غطس أو في المختبر لتحليل تلك الصور أو مقاطع الفيديو، وأوضح الكمزاري أن التقنية جاءت نظرا للوقت الطويل الذي يتطلبه تحليل الصور المأخوذة تحت الماء للتعرف على مكونات الشعب المرجانية، استنادا إلى شكلها في الصور أو الفيديو، وأوضح أن الدراسة تهدف إلى تعريف خصائص الصور تحت المائية (خاصة الملمس والألوان) وتطوير خوارزميات قابلة للاستخدام لتصنيف شبه تلقائي في التوضيح شبه الآلي لصور الفيديو لمسح أنواع مجتمعات الشعاب المرجانية، والتي ربما يثبت أنها طريقة ذات تكلفة قليلة وزمن أقل لتنفيذ المسوحات الخاصة بالشعب المرجانية.

كما أوضح الكمزاري أنه تم استخراج صور للشعاب المرجانية من العديد من أشرطة الفيديو التي تم تصويرها تحت البحر ببيئة الشعاب المرجانية بمحافظة مسندم بالسلطنة، وتم أخذ عينات صور صغيرة جداً (50 *50 بيكسل)، كما تم استخلاص الخصائص البصرية منها بواسطة خبير في تصنيف الشعب المرجانية استنادا إلى الميزات الظاهرية لمستعمرات الشعاب المرجانية، وقد تم اختيار تسعة من أهم المكونات، منها ستة أنواع من الشعب المرجانية وثلاثة من غير الشعب المرجانية، والتي تمثل أكثر من 95% من الغطاء المرجاني في المنطقة.

وأشار الكمزاري إلى أنه تم استخراج خصائص اللون (8 خصائص على أساس تحول الصور بنظام HSV) وهي درجة الصبغة، والتشبع، والسطوع، وخصائص الملمس من عينات الصور، وتتمثل خصائص الملمس في الخاصية موحدة الملمس، وثابتة التناوب، والأنماط الثنائية المحلية في 3 مستويات مختلفة، كما أوضح الكمزاري أنه تم تصميم ثلاث تجارب ذات تعقيد تصاعدي لتقييم قدرة نظام الكمبيوتر لتحديد وقياس نقاط مرجعية للمجتمعات المرجانية.

كما أشار الكمزاري إلى الأداء الجيد لجميع البرمجيات المستخدمة في الدراسة في جانب التصنيف، بحيث تم التعرف على أكثر من 90٪ المكونات غير الحية بصورة صحيحة، وبالنسبة لسرعتها وبساطتها في تحديد الغطاء المرجاني، فقد تم استخدام أقرب ثلاثة جيران لتصنيف 7800 عينة من الصور من 9 أنواع من المجتمع المرجاني (منها 6 أنواع من الشعاب المرجانية و3 أنواع من غير الشعاب المرجانية)، وبلغ متوسط التعرف الصحيح لجميع الأنواع 85٪ مع بعض الاختلافات بين بعض الأنواع تتراوح بين 72٪ و99٪، وارتفعت نوعية التصنيف التلقائي بشكل كبير عند استخدام كل من خصائص اللون والملمس ولكن لم تختلف بشكل كبير بين الأساليب المختلفة للخوارزميات المستخدمة.

وأكد الكمزاري أن نتائج الدراسة أشارت إلى إمكانية إنشاء برنامج حاسوبي لتحديد أنواع الشعاب المرجانية ورصدها تلقائيا، والذي من شأنه أن يقلل إلى حد كبير من التكاليف الباهظة والاختلافات في التقديرات بين الخبراء المتخصصين، وذلك بعد فترة من التدريب تحت إشراف المختصين، كما أوضح أن الطريقة المقترحة باستخدام مقاطع عرضية للفيديو للتعرف على مجتمعات الشعاب المرجانية من شأنه أيضاً تقليل الوقت الذي يقضيه الغواصون لأخذ العينات تحت الماء، وبالتالي تقليل التكاليف المترتبة على عمليات الرصد.