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phytometrics/plant_phenotyping_python

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Plant Phenotyping for Biologists with Python

注意事項

Google Colaboratoryのnumpy 2.x系への移行により、一部のノートブックが正常に動作しない場合があります。notebookを修正中です。

Notice:内容をさらに拡充、アップデートしたバージョン2を2026年夏〜秋にリリース予定です。

Python言語で学ぶ植物画像解析


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本レポジトリをベースにした植物フェノタイピング技術書『Pythonで実践・植物画像解析ハンズオン』を発売しました。


Column


Part 1: Image Analysis Basics for Plant Phenotyping

割米判定アルゴリズムの作成

Open In Colab Colab Exe Stat - Pass: 2024/05/20

  • 画像解析基礎とコメ面積定量
  • 最適な閾値の定義

シロイヌナズナの時系列成長解析

Open In Colab Colab Exe Stat

  • HSV閾値による葉面積定量
  • 時系列データの作図
  • 生育モデルの作成

キュウリの茎径と環境データ分析

Open In Colab Colab Exe Stat

  • pandasやplotlyを用いた表データ操作・分析・可視化

Part 2: Conventional Image Analysis Aproach for Plant Phenotyping

イネ種子計数・形状解析

Open In Colab Colab Exe Stat

  • scikit-imageのregionpropsとwatershedを利用したオブジェクトの計数と形状解析

リンゴ葉形状解析

Open In Colab Colab Exe Stat

  • 手動特徴量・regionrops・楕円フーリエ記述子を用いた葉形状解析

Aravib: シロイヌナズナの茎振動の定量

Open In Colab Colab Exe Stat

  • Color Thresholdによる特徴点抽出とトラッキング
  • scipyのfftを活用した振動解析

Part 3: Training Deep Learning Models for Plant Phenotyping

植物病害識別診断モデルの作成

Open In Colab Colab Exe Stat

  • plantvillageデータセットの活用
  • tensorflow.kerasを活用したCNNモデルの構築と訓練

大麦種子品種識別モデルの作成

Open In Colab Colab Exe Stat

  • tensorflow.kerasを活用したCNNモデルの構築と訓練
  • 現場データ収集における問題(データ不足、データ不均衡)に対応する
    • class weights
    • 転移学習
    • データ拡張

甜菜セグメンテーションモデルの作成

Open In Colab Colab Exe Stat

  • phenobenchデータセットの活用
  • segmentation_models_pytorchを用いた領域分割モデルの作成
    • Binary Semantic Segmenatation
    • MultiClass Semantic Segmentation

小麦穂検出モデルの作成

Open In Colab Colab Exe Stat

  • Global Wheat Head Dataset 2021の活用
  • YOLOv8物体検出モデルの学習と推論

カリフラワーインスタンスセグメンテーションモデルの作成

Open In Colab Colab Exe Stat

  • GrowliFlowerデータセットの活用
  • detectron2ライブラリの活用

SLEAPを利用したキーポイント検出とトラッキングによる植物の動態解析

Open In Colab Colab Exe Stat

  • キーポイント検出

Part 4: Utilizing Trained Deep Learning Models for Plant Phenotying

大麦種子計数形状解析

Open In Colab Colab Exe Stat

DeepStomata: マルバツユクサの気孔開度定量

Open In Colab Colab Exe Stat

シロイヌナズナのリーフディスク顕微鏡画像を利用した気孔開度定量

Open In Colab Colab Exe Stat

植物の根のセグメンテーション

Open In Colab Colab Exe Stat

StomaAI:シロイヌナズナの表皮断片顕微鏡画像からの気孔開度定量

Open In Colab Colab Exe Stat

イネ収量予測

Open In Colab Colab Exe Stat

力学試験におけるヒノキ断面の構造的変化の定量的解析

Open In Colab Colab Exe Stat

葉脈抽出とグラフネットワーク解析

Open In Colab Colab Exe Stat

PlantSeg:3D共焦点画像からの細胞壁検出と細胞インスタンス・セグメンテーション

Open In Colab Colab Exe Stat


Part 5: Miscellaneous Topics for Plant Phenotyping

アノテーションサービスを活用した酵母細胞検出モデルの訓練

Open In Colab Colab Exe Stat

WEIPS:ドローン画像からの雑草除去およびキクイモ表現型定量

Open In Colab Colab Exe Stat

  • MATLABコードのPython再実装
  • RGBとDepth情報を用いた領域抽出
  • オルソモザイク画像とデジタルサーフィスモデル画像からの表現型抽出

U2-Net (U-Square Net)を利用した葉領域抽出

Open In Colab Colab Exe Stat

Depth Anything:深度推定基盤モデル

Open In Colab Colab Exe Stat

MobileSAM:軽量な基盤モデルによるセグメンテーション

Open In Colab Colab Exe Stat

GroundingDINO:言語ベースの物体検出

Open In Colab Colab Exe Stat

LLMによる植物ドメイン画像の視覚的質問応答

Open In Colab Colab Exe Stat


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20240602 v1.0

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