RU2541462C1 - Method for identifying living and dead mesozooplankton in seawater samples - Google Patents

Method for identifying living and dead mesozooplankton in seawater samples Download PDF

Info

Publication number
RU2541462C1
RU2541462C1 RU2014150204/93A RU2014150204A RU2541462C1 RU 2541462 C1 RU2541462 C1 RU 2541462C1 RU 2014150204/93 A RU2014150204/93 A RU 2014150204/93A RU 2014150204 A RU2014150204 A RU 2014150204A RU 2541462 C1 RU2541462 C1 RU 2541462C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
dead
organisms
living
color
mesozooplankton
Prior art date
Application number
RU2014150204/93A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Сергеевич Муханов
Дарья Анатольевна Литвинюк
Original Assignee
Институт биологии южных морей им. А.О. Ковалевского
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Институт биологии южных морей им. А.О. Ковалевского filed Critical Институт биологии южных морей им. А.О. Ковалевского
Priority to RU2014150204/93A priority Critical patent/RU2541462C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2541462C1 publication Critical patent/RU2541462C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Image Processing (AREA)

Abstract

FIELD: biotechnology.
SUBSTANCE: invention refers to a method for identifying living and dead mesozooplankton in seawater samples, which involves taking samples, staining the organisms with suitable colouring material, giving a visual estimation of the colour intensity of the units under the microscope, which is combined with microphotographying the units with an adjustable camera without changing the settings keeping throughout a photographic session of at least one sample; thereafter colour and brightness specifications average for each unit are measured in the formed images with using a painting program, e.g. Adobe Photoshop package, and the units are referred to living or dead by a discriminative analysis of the varied digital values.
EFFECT: improving the method.

Description

Изобретение относится к гидробиологии и может быть использовано для дифференцированного учета живых и мертвых организмов в морских пробах.The invention relates to hydrobiology and can be used for differentially accounting for living and dead organisms in marine samples.

Количественное соотношение живых и мёртвых организмов в пробах мезозоопланктона - один из базовых показателей смертности сообщества, который может быть использован при изучении закономерностей функционирования морских экосистем, их биопродуктивности и круговорота веществ, а также для оценки экологического состояния акваторий.The quantitative ratio of living and dead organisms in samples of mesozooplankton is one of the basic indicators of community mortality, which can be used to study the patterns of functioning of marine ecosystems, their bioproductivity and the circulation of substances, as well as to assess the ecological state of water areas.

Известны два основных методических подхода для идентификации живых и мёртвых организмов зоопланктона: визуальная оценка и окрашивание. При визуальном анализе оценивают внешнее и внутреннее состояние организма на фиксированном материале, другими словами, выявляют наличие или отсутствие признаков разложения. Этот подход начали применять ещё в 30-х годах XX в. и продолжают использовать в настоящее время [1,2], однако, он не лишен серьёзных недостатков: во-первых, - исследователю необходим большой опыт работы с зоопланктоном; во-вторых, - достоверное выявление признаков разложения возможно лишь спустя 2-3 часа после гибели организма (в некоторых случаях и позднее), что неминуемо приводит к недооценке доли мёртвых особей в пробе.Two main methodological approaches are known for identifying living and dead zooplankton organisms: visual assessment and staining. Visual analysis evaluates the external and internal state of the body on a fixed material, in other words, reveals the presence or absence of signs of decomposition. This approach began to be applied in the 30s of the XX century. and continue to be used at present [1,2], however, it is not without serious flaws: firstly, the researcher needs a lot of experience with zooplankton; secondly, - reliable detection of signs of decomposition is possible only 2-3 hours after the death of the body (in some cases and later), which inevitably leads to underestimation of the proportion of dead individuals in the sample.

Известен способ, получивший свое развитие в 70-е годы прошлого века, основанный на окрашивании планктона различными красителями [3]. Главный недостаток этого подхода заключается в том, что степень окрашенности организмов в природных пробах может сильно варьировать. Следовательно, вывод исследователя о принадлежности организма с «сомнительной» окраской к той или иной категории носит субъективный характер. Если же численность таких организмов в пробе велика, достоверные и воспроизводимые результаты получить невозможно.A known method, which was developed in the 70s of the last century, is based on staining plankton with various dyes [3]. The main drawback of this approach is that the degree of staining of organisms in natural samples can vary greatly. Consequently, the researcher’s conclusion that the organism with a “doubtful” color belongs to one or another category is subjective. If the number of such organisms in the sample is large, reliable and reproducible results cannot be obtained.

В основу изобретения «Способ идентификации живых и мёртвых организмов мезозоопланктона в морских пробах» поставлена задача получения достоверных, объективных и воспроизводимых результатов путем классификации организмов по степени окрашенности.The basis of the invention, “A method for the identification of living and dead organisms of mesozooplankton in marine samples,” is tasked with obtaining reliable, objective and reproducible results by classifying organisms by degree of color.

Поставленная задача решается тем, что в способе, осуществляя под микроскопом визуальную оценку интенсивности окраски особей, одновременно производят их микрофотосъёмку с настройками фотокамеры в ручном режиме, сохраняя эти настройки неизменными в течение фотосъемки, по крайней мере, одной пробы, после чего для полученных изображений выполняют измерение средних для каждой особи цветовых и яркостных характеристик, применяя редактор растровой графики, например программный пакет Adobe Photoshop, и классифицируют полученные значения, применяя дискриминантный анализ.The problem is solved in that in the method, by performing a visual assessment under a microscope of an individual’s color intensity, they are simultaneously microphotographed with the camera settings in manual mode, keeping these settings unchanged during photography of at least one sample, after which they are performed for the obtained images measuring average color and brightness characteristics for each individual using a raster graphics editor, such as the Adobe Photoshop software package, and classify the obtained values using skriminantny analysis.

Между перечисленными существенными признаками и ожидаемым техническим эффектом присутствует следующая причинно-следственная связь. Независимо от того, какой краситель используется для маркировки живых/мёртвых организмов, основополагающим является наличие или отсутствие цвета и/или яркости. Цветовые (тоновые) и яркостные характеристики каждой из анализируемых особей, представленные в цифровом виде, позволяют применить дискриминантный анализ для объективного и достоверного разделения всей исследуемой популяции на два класса - живых и мёртвых особей.Between the listed essential features and the expected technical effect, the following causal relationship is present. Regardless of which dye is used to label living / dead organisms, the presence or absence of color and / or brightness is fundamental. The color (tonal) and brightness characteristics of each of the analyzed individuals, presented in digital form, make it possible to use discriminant analysis to objectively and reliably divide the entire studied population into two classes - living and dead individuals.

Изобретение поясняется иллюстрациями. На фиг. 1 представлены Цифровые изображения копепод, окрашенных флуоресцеин диацетатом - FDA (А, Б) и нейтральным красным - НК (В, Γ)· А и В - живые особи, Б и Г - мёртвые особи. Пунктиром выделена область наиболее интенсивной окраски - цефалоторакс; на фиг. 2 - Измерение осредненных цветовых характеристик особи копеподы, окрашенной НК, с применением палитры цветов редактора Adobe Photoshop CS2; на фиг. 3 - Выявление кластеров живых и мёртвых организмов после их окраски FDA (А) и НК (Б). Данные получены для живой и убитой температурным шоком культуры копепод (Calanipeda aquae dulcís). На фиг. 4 - Формат данных в пакете Statistica 5.0; на фиг. 5 - Основные результаты анализа; на фиг. 6 - Кластеры точек, соответствующие классам организмов L (живые, □), D (мёртвые, ∇) и Q (сомнительные, +), на 2-параметрических диаграммах с разными независимыми переменными: А - зелёный (Green) и синий (Blue); Б - зелёный и оттенок (Hue); В - зелёный и красный (Red). На диаграмме В представлены результаты классификации особей класса Q с помощью дискриминантного анализа: ■- отнесены к живым; ▼- отнесены к мёртвым. Стрелкой указан единственный «выброс» класса D; пунктирная прямая - условная граница между классами L и D; на фиг. 7 - Фрагмент таблицы апостериорных вероятностей принадлежности особей к тому или иному классу.The invention is illustrated by illustrations. In FIG. Figure 1 presents Digital images of copepods stained with fluorescein diacetate - FDA (A, B) and neutral red - NK (C, Γ) · A and C - live individuals, B and D - dead individuals. The dotted line marks the region of the most intense color - cephalothorax; in FIG. 2 - Measurement of the averaged color characteristics of a copepod specimen stained with NK using the color palette of Adobe Photoshop CS2; in FIG. 3 - Identification of clusters of living and dead organisms after their staining with FDA (A) and NK (B). The data were obtained for the culture of copepods (Calanipeda aquae dulcís) alive and killed by temperature shock. In FIG. 4 - Data format in the Statistica 5.0 package; in FIG. 5 - The main results of the analysis; in FIG. 6 - Clusters of points corresponding to the classes of organisms L (living, □), D (dead, ∇) and Q (doubtful, +), on 2-parameter diagrams with different independent variables: A - green (Green) and blue (Blue) ; B - green and shade (Hue); In - green and red (Red). Diagram B presents the results of the classification of individuals of class Q using discriminant analysis: ■ - classified as living; ▼ - assigned to the dead. The arrow indicates the only “outlier” of class D; the dashed line is the conditional boundary between the classes L and D; in FIG. 7 - Fragment of the table of posterior probabilities of individuals belonging to a particular class.

Способ реализуется следующим образом:The method is implemented as follows:

1. Отбор пробы мезозоопланктона и её окраска для идентификации живых/мёртвых организмов - осуществляются в соответствии с методами, предусмотренными для этих целей.1. Mesozooplankton sampling and its color for identification of living / dead organisms are carried out in accordance with the methods provided for these purposes.

2. Исследование репрезентативной выборки организмов под микроскопом:2. The study of a representative sample of organisms under a microscope:

а) отнесение каждой из особей к одному из трёх классов по визуальным признакам (интенсивности окраски):a) the assignment of each of the individuals to one of the three classes according to visual signs (color intensity):

- «Живые» (L);- “Living” (L);

- «Мёртвые» (D);- “Dead” (D);

- «Сомнительные» (Q).- “Doubtful” (Q).

Визуальная оценка интенсивности окраски особей производится в поле зрения микроскопа в соответствии с методикой применения красителя. Каждую особь относят к одному из двух классов - «Живые» (L) или «Мёртвые» (D). Если это затруднительно или невозможно, особь относят к классу «Сомнительные» (Q).Visual assessment of the color intensity of individuals is made in the field of view of the microscope in accordance with the method of using the dye. Each individual belongs to one of two classes - “Living” (L) or “Dead” (D). If this is difficult or impossible, the individual is classified as “doubtful” (Q).

б) получение цифровых изображений каждой из особей с помощью микрофотографирования.b) obtaining digital images of each individual using microphotography.

Микрофотосъёмка окрашенных организмов производится цифровой фотокамерой в цветном режиме. Автоматический режим камеры (автоматический выбор экспозиции) не рекомендуется использовать, т.к. если в поле зрения попадают только яркие (например, живые организмы, окрашенные FDA) или только тёмные объекты (например, близкие по яркости к темному фону мёртвые организмы), то автокоррекция изображений, производимая фотокамерой, будет искажать цветовые и яркостные (контраст объекта с фоном) характеристики объектов, и, как следствие этого, сопоставление таких изображений будет невозможным. Рекомендуется выбрать настройки фотокамеры в ручном режиме таким образом, чтобы избежать, во-первых, - пересветов на наиболее ярких объектах (т.е. потери информации о яркости и цвете) и, во-вторых, - сливания объектов с фоном (например, неокрашенные объекты на тёмном поле люминесцентного микроскопа), и сохранять эти настройки неизменными в течение фотосъемки, по крайней мере, одной пробы. Это гарантия того, что изображения как живых, так и мёртвых организмов одной и той же пробы получены в одинаковых условиях и, следовательно, могут быть использованы для дальнейшего анализа. Чем реже приходится изменять настройки фотокамеры, адаптируя их к каждому конкретному красителю, виду организмов или серии проб, тем выше достоверность получаемых результатов. Вместе с тем, индивидуальные особенности фотокамер, которыми пользуются разные исследователи (отличия в уровне шума, смещение в балансе белого и др.), не могут отразиться на качестве получаемых результатов. Это означает, что анализ одной и той же пробы зоопланктона, проведенный на разном оборудовании, но в соответствии с предлагаемым способом, даст близкие результаты оценки соотношения живых и мёртвых организмов в пробе.Microphotography of stained organisms is carried out by a digital camera in color. Automatic camera mode (automatic exposure selection) is not recommended because if only bright (for example, living organisms painted with FDA) or only dark objects (for example, dead organisms close in brightness to a dark background fall into the field of view), then the auto-correction of images produced by the camera will distort color and brightness (contrast of the object with the background ) characteristics of objects, and, as a consequence of this, comparison of such images will be impossible. It is recommended to select the camera settings in manual mode in such a way as to avoid, firstly, overexposure on the brightest objects (i.e. loss of information about brightness and color) and, secondly, merging objects with the background (for example, unpainted objects in the dark field of a luminescent microscope), and keep these settings unchanged during photography of at least one sample. This is a guarantee that images of both living and dead organisms of the same sample are obtained under the same conditions and, therefore, can be used for further analysis. The less often you have to change the camera settings, adapting them to each specific dye, species of organisms or a series of samples, the higher the reliability of the results. At the same time, the individual characteristics of cameras used by different researchers (differences in noise level, offset in white balance, etc.) cannot affect the quality of the results. This means that the analysis of the same zooplankton sample, carried out on different equipment, but in accordance with the proposed method, will give close results of assessing the ratio of living and dead organisms in the sample.

3. Измерение средних для каждой особи цветовых и яркостных характеристик (цветовые модели HSB, RGB, CMYK, LAB) в графическом редакторе.3. Measurement of average for each individual color and brightness characteristics (color models HSB, RGB, CMYK, LAB) in a graphical editor.

В качестве программного обеспечения для дальнейшей работы с изображениями применяют любой редактор растровой графики, который позволяет определять основные цветовые и яркостные характеристики любого из пикселей изображения в соответствии с тремя цветовыми моделями: HSB (Н- цветовой тон, S - насыщенность, В - яркость), RGB (R - красный, G - зелёный, В - синий) и CMYK (С - циановый, M - пурпурный, Y - жёлтый, K - черный). Для этих целей можно использовать, например, программный пакет Adobe Photoshop или ряд бесплатных графических редакторов, которые свободно распространяются в Интернете, например, Eyedropper 4.0 beta, Pixel Pick 1.5, SI ColorPicker 1.0 и др.As a software for further work with images, any raster graphics editor is used, which allows you to determine the basic color and brightness characteristics of any of the image pixels in accordance with three color models: HSB (H - color tone, S - saturation, B - brightness), RGB (R - red, G - green, B - blue) and CMYK (C - cyan, M - magenta, Y - yellow, K - black). For these purposes, you can use, for example, the Adobe Photoshop software package or a number of free graphic editors that are freely distributed on the Internet, for example, Eyedropper 4.0 beta, Pixel Pick 1.5, SI ColorPicker 1.0, etc.

Для каждой анализируемой особи получают один набор значений характеристик HSB, поэтому важное значение имеют локализация и способ отбора пробы цвета в пределах границ изображения организма. Отбор должен производиться в зонах с наибольшей интенсивностью окраски (например, у копепод, окрашенных FDA или нейтральным красным, это цефалоторакс; выделен на фиг. 1, А и В). У неокрашенных организмов используется та же зона (фиг. 1, Б и Г). Если изображение интересующей исследователя области неоднородно по цвету и яркости, имеет пятна и/или зернистость (как, например, это часто бывает у копепод, фиг. 1, В), рекомендуется сначала выделять всю окрашенную область (инструмент «лассо», Lasso Tool, в Adobe Photoshop) и осреднять её яркостные и цветовые характеристики, а потом уже производить их измерение.For each analyzed individual, one set of HSB characteristic values is obtained; therefore, localization and the method of color sampling within the boundaries of the image of the organism are important. Selection should be made in areas with the highest color intensity (for example, for copepods stained with FDA or neutral red, this is cephalothorax; highlighted in Fig. 1, A and B). In unpainted organisms, the same zone is used (Fig. 1, B and D). If the image of the region of interest to the researcher is heterogeneous in color and brightness, has spots and / or granularity (as, for example, this is often the case with copepods, Fig. 1, B), it is recommended that you first select the entire colored region (Lasso Tool, Lasso Tool, in Adobe Photoshop) and average its luminance and color characteristics, and then measure them.

4. Сведение полученных данных в таблицу в формате, пригодном для дискриминантного анализа.4. The data obtained are tabulated in a format suitable for discriminant analysis.

По завершении измерений цветовых характеристик всех особей пробы (см. фиг. 2), полученные цифровые данные сводятся в таблицу, в которой каждая строка соответствует одной особи, количество строк равно количеству особей. Каждая особь, отнесенная к одному из классов, I, D или Q (категориальная переменная CLASS), характеризуется цветовыми переменными, максимальное число которых может составлять 13 (RGB, HSB, CMYK, LAB). Оптимальный путь - ограничиться 6-ю переменными моделей RGB и HSB. Для работы с каждым конкретным красителем, как правило, требуется небольшой набор переменных. Например, при окраске зоопланктона красителем FDA, имеющим флуоресценцию зеленого цвета, достаточно измерить насыщенность и яркость (соответственно, S и В из HSB). Уменьшить размерность данных (т.е. количество анализируемых переменных) можно после того, как будет ясно, какие именно переменные позволяют наиболее эффективно выявлять классы живых и мёртвых организмов. На 2-параметрических диаграммах последние будут выглядеть как хорошо отличимые кластеры точек (фиг. 3, А). Если кластеры L и D не могут быть выявлены ни на одной из диаграмм и, как следствие этого, затруднён выбор переменных, значение которых велико для классификации организмов, уменьшение размерности данных производится с помощью дискриминантного анализа (см. ниже).Upon completion of measurements of color characteristics of all individuals of the sample (see Fig. 2), the obtained digital data is summarized in a table in which each row corresponds to one individual, the number of lines is equal to the number of individuals. Each individual assigned to one of the classes I, D or Q (CLASS categorical variable) is characterized by color variables, the maximum number of which can be 13 (RGB, HSB, CMYK, LAB). The best way is to limit yourself to 6 variables of the RGB and HSB models. To work with each specific dye, as a rule, a small set of variables is required. For example, when staining zooplankton with an FDA dye having green fluorescence, it is sufficient to measure saturation and brightness (respectively, S and B from HSB). It is possible to reduce the dimension of the data (i.e., the number of analyzed variables) after it becomes clear which variables allow the most efficient detection of the classes of living and dead organisms. On 2-parameter diagrams, the latter will look like well distinguishable clusters of points (Fig. 3, A). If the clusters L and D cannot be detected in any of the diagrams and, as a result of this, the choice of variables that are large for the classification of organisms is difficult, the data dimension is reduced using discriminant analysis (see below).

5. Применение дискриминантного анализа для:5. The use of discriminant analysis for:

а) уменьшения размерности данных (пошаговый анализ с включением переменных);a) reducing the dimensionality of data (step-by-step analysis with the inclusion of variables);

б) построения классификации объектов, используя классы L и D в качестве обучающей выборки;b) constructing a classification of objects using classes L and D as a training sample;

в) отнесения каждого из организмов класса Q к классам L или D в соответствии с дискриминантной моделью.c) assignment of each of the organisms of class Q to classes L or D in accordance with the discriminant model.

Классификация организмов со слабо выраженной окраской. В природных пробах обычно присутствует большое число организмов, интенсивность окраски которых невелика (класс Q), и которые трудно отнести к живым или мёртвым с помощью визуального анализа. На диаграммах они образуют облако точек, которое накладывается на кластеры L и D (см. ниже пример), что затрудняет выбор цветовых переменных, которые бы обеспечили объективную и достоверную классификацию. Для решения обеих проблем мы предлагаем использовать дискриминантный анализ - эффективный метод построения классификации с помощью обучающей выборки. Последняя должна включать организмы, которые были без затруднений отнесены исследователем к классам L или D в ходе микроскопирования пробы. В сводной таблице данных информация о принадлежности организма к тому или иному классу содержится в категориальной переменной CLASS. В дискриминантом анализе её используют в качестве группирующей зависимой переменной (grouping dependent variable), а цветовые характеристики (Hue, Saturation, Brightness, Red, Green и др.), измеренные в метрической шкале, считают независимыми переменными (independent variables). Уменьшение размерности данных может производиться в пошаговом анализе дискриминантных функций. На каждом шаге просматриваются все независимые переменные, и находится та из них, которая вносит наибольший вклад в различие между классами. Модель дискриминантного анализа, которая строится на основе обучающей выборки, позволяет установить с определённой достоверностью принадлежность организмов со спорной окраской (класс Q) к классам L или D. Иллюстрация применения дискриминантного анализа к решению подобного рода задачи приводится в Примере. Classification of organisms with a weakly pronounced coloration. In natural samples, a large number of organisms are usually present, the color intensity of which is small (class Q), and which are difficult to attribute to the living or the dead using visual analysis. In the diagrams, they form a point cloud, which is superimposed on the L and D clusters (see the example below), which complicates the choice of color variables that would provide an objective and reliable classification. To solve both problems, we propose using discriminant analysis, an effective method for constructing a classification using a training sample. The latter should include organisms that were easily assigned by the researcher to classes L or D during microscopy of the sample. In the data pivot table, information about the body belonging to a particular class is contained in the CLASS categorical variable. In discriminant analysis, it is used as a grouping dependent variable, and color characteristics (Hue, Saturation, Brightness, Red, Green, etc.), measured in the metric scale, are considered independent variables. Reducing the dimensionality of data can be done in a step-by-step analysis of discriminant functions. At each step, all independent variables are scanned, and one of them is found that makes the greatest contribution to the difference between classes. The discriminant analysis model, which is built on the basis of the training sample, allows us to establish with certain certainty that the organisms with the controversial coloration (class Q) belong to classes L or D. An example of the application of discriminant analysis to solving this kind of problem is given in the Example.

Пример.Example.

Определение доли живых копепод в морском зоопланктоне после окраски нейтральным красным (НК).Determination of the proportion of living copepods in marine zooplankton after staining with neutral red (NK).

Пробы морского зоопланктона отбирали в прибрежных водах г. Севастополя (Чёрное море) и окрашивали НК в соответствии со стандартными методами. Живые организмы окрашенные НК, приобретали красный цвет, в то время как мёртвые оставались бледно жёлтыми. Фотосъёмку организмов производили с помощью микроскопа Nikon Eclipse TS100-F, оборудованного камерой Ikegami ICD-848P, в световом (светлое и темное поле для НК) и люминесцентном режимах (набор светофильтров для возбуждения в синей области спектра для FDA). Осреднение и измерение цветовых переменных производили в графическом редакторе Adobe Photoshop CS2. Анализ результатов был затруднен присутствием в пробе слабо окрашенных организмов (19 из 108 исследованных особей копепод), поэтому требовалось применение дискриминантного анализа (StatSoft 8ΤΑΉ8ΤΙΟΑ 5.0). Для построения дискриминантной модели использовали 5 независимых переменных (HSB, RGB), а классы «Живые» (L) и «Мёртвые» (D) - в качестве обучающей выборки. Переменная Brightness была исключена из анализа, как малозначимая для классификации (формат данных показан на фиг. 4). Полученная дискриминантная модель является статистически значимой (р<0,001). Информация о вкладе каждой независимой переменной в различение классов представлена на фиг. 5. Только две переменные Green и Red оказались статистически значимыми (p<0,01) и вносили решающий вклад в различение классов. Это отражают 2-параметрические диаграммы, в которых одна из переменных - зелёный цвет Green. Если вторая переменная - синий цвет Blue (фиг. 6, А), значение которого в дискриминантной модели невелико (p=0,84), то хорошо заметно перекрывание кластеров L и D. Цветовой оттенок Hue вносил больший вклад в классификацию (p=0,26) и совместно с Green давал лучшую обособленность кластеров (фиг. 6, Б). Применение обеих статистически значимых переменных Green и Red на диаграмме фиг. 6, В, позволило максимизировать дистанцию между кластерами L и D.Samples of marine zooplankton were taken in the coastal waters of the city of Sevastopol (Black Sea) and stained with NK in accordance with standard methods. Living organisms stained with NK acquired a red color, while the dead remained pale yellow. Organisms were photographed using a Nikon Eclipse TS100-F microscope equipped with an Ikegami ICD-848P camera in light (light and dark field for NK) and luminescent modes (a set of light filters for excitation in the blue spectral region for the FDA). Color variables were averaged and measured in the Adobe Photoshop CS2 graphics editor. The analysis of the results was hampered by the presence of weakly stained organisms in the sample (19 out of 108 studied copepods), so discriminant analysis was required (StatSoft 8ΤΑΉ8ΤΙΟΑ 5.0). To construct the discriminant model, 5 independent variables (HSB, RGB) were used, and the classes “Live” (L) and “Dead” (D) were used as a training sample. The Brightness variable was excluded from the analysis as insignificant for classification (the data format is shown in Fig. 4). The resulting discriminant model is statistically significant (p <0.001). Information on the contribution of each independent variable to class distinction is presented in FIG. 5. Only two variables Green and Red turned out to be statistically significant (p <0.01) and made a decisive contribution to distinguishing classes. This is reflected in 2-parameter diagrams in which one of the variables is green. If the second variable is Blue (Fig. 6, A), the value of which in the discriminant model is small (p = 0.84), then the overlap of the L and D clusters is clearly noticeable. The color shade of Hue made a greater contribution to the classification (p = 0 , 26) and, together with Green, gave better cluster isolation (Fig. 6, B). Application of both statistically significant variables Green and Red in the diagram of FIG. 6B allowed to maximize the distance between clusters L and D.

Модель классифицировала все организмы со спорной окраской, отнеся их с некоторой долей вероятности к одному из классов - L (13 особей) или D (6 особей). Графическое представление этой классификации - на фиг. 6, В. Фрагмент таблицы апостериорных вероятностей принадлежности организмов к классам показан на фиг. 7. Лишь одна особь из обучающей выборки была отмаркирована в таблице, как классифицированная неверно (на фиг. 6, В она обозначена стрелкой). Дискриминантная модель отнесла её к классу L, хотя по визуальным признакам она была определена в класс D. В данном случае копепода была хорошо окрашена (что отражено в её цветовых характеристиках), но отнесена исследователем к мёртвым, поскольку имела визуальные признаки разложения. Дискриминантный анализ выявил это противоречие.The model classified all organisms with a controversial color, attributing them with some degree of probability to one of the classes - L (13 individuals) or D (6 individuals). A graphical representation of this classification is shown in FIG. 6, B. A fragment of the table of posterior probabilities of organisms belonging to classes is shown in FIG. 7. Only one individual from the training sample was marked in the table as being classified incorrectly (in Fig. 6, B it is indicated by an arrow). The discriminant model assigned it to class L, although by visual signs it was defined in class D. In this case, the copepod was well colored (which is reflected in its color characteristics), but it was classified by the researcher as dead because it had visual signs of decomposition. The discriminant analysis revealed this contradiction.

Заявляемый способ обладает рядом преимуществ:The inventive method has several advantages:

- способ позволяет избежать субъективности в классификации организмов по характеру их окрашенности, тем самым увеличивая точность и достоверность результатов;- the method allows to avoid subjectivity in the classification of organisms by the nature of their coloration, thereby increasing the accuracy and reliability of the results;

- способ универсален, поскольку он может быть применён для решения иных исследовательских задач, в которых требуется объективная классификация организмов по степени окрашенности.- the method is universal, since it can be used to solve other research problems in which an objective classification of organisms by degree of coloration is required.

Источники информации:Information sources:

1. Кастальская-Карзинкина М.А. Методика определения живых и отмерших компонентов планктона на фиксированном материале // Труды лимнологической станции в Косине. - 1935. - № 19. - С. 91 - 103.1. Kastalskaya-Karzinkina M.A. Methodology for determining living and dead components of plankton on a fixed material // Transactions of the Limnological Station in Kosin. - 1935. - No. 19. - S. 91 - 103.

2. Губарева Е.С., Светличный Л.С., Ишинибилир М., Бельмонте Г. Распределение живого и мёртвого мезозоопланктона в прибосфорских районах Чёрного и Мраморного морей: солёностная толерантность Acartia clausi и A. tonsa II Морской экологический журнал. - 2008. - Т. 7, № 4. - С. 27 - 39.2. Gubareva E.S., Svetlichny L.S., Ishinilibir M., Belmonte G. Distribution of living and dead mesozooplankton in the bosporus regions of the Black and Marmara Seas: salinity tolerance of Acartia clausi and A. tonsa II Marine Ecological Journal. - 2008. - T. 7, No. 4. - S. 27 - 39.

3. Dressel D.M., Heinle D.R., Grote М.С. Vital starting to sort dead and live copepods // Chesapeake Sci. - 1972. - V. 13. - P. 156 - 159.3. Dressel D.M., Heinle D.R., Grote M.S. Vital starting to sort dead and live copepods // Chesapeake Sci. - 1972. - V. 13. - P. 156 - 159.

Claims (1)

Способ идентификации живых и мёртвых организмов мезозоопланктона в морских пробах, включающий отбор пробы мезозоопланктона, окрашивание организмов соответствующими красителями, визуальную оценку интенсивности окраски особей под микроскопом, отличающийся тем, что визуальную оценку интенсивности окраски особей совмещают с одновременной микрофотосъёмкой организмов, используя настройки фотокамеры в ручном режиме, сохраняя эти настройки неизменными в течение фотосъемки по крайней мере одной пробы, после чего у полученных изображений, применяя редактор растровой графики, например программный пакет Adobe Photoshop, измеряют средние для каждой особи цветовые и яркостные характеристики и относят особи к классу живых или мертвых, осуществляя дискриминантный анализ измеренных цифровых величин. A method for identifying living and dead organisms of mesozooplankton in marine samples, including sampling mesozooplankton, staining organisms with appropriate dyes, visual assessment of the color intensity of individuals under a microscope, characterized in that the visual assessment of the color intensity of individuals is combined with simultaneous microphotography of organisms using manual camera settings , keeping these settings unchanged during photography of at least one sample, after which the resulting images, using a raster graphics editor, for example, the Adobe Photoshop software package, measure average color and brightness characteristics for each individual and classify individuals as living or dead, performing a discriminant analysis of the measured digital values.
RU2014150204/93A 2014-10-10 2014-10-10 Method for identifying living and dead mesozooplankton in seawater samples RU2541462C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014150204/93A RU2541462C1 (en) 2014-10-10 2014-10-10 Method for identifying living and dead mesozooplankton in seawater samples

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014150204/93A RU2541462C1 (en) 2014-10-10 2014-10-10 Method for identifying living and dead mesozooplankton in seawater samples

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2541462C1 true RU2541462C1 (en) 2015-02-10

Family

ID=53287202

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014150204/93A RU2541462C1 (en) 2014-10-10 2014-10-10 Method for identifying living and dead mesozooplankton in seawater samples

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2541462C1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7036858B2 (en) Systems and methods for imaging biological samples
CN103518224B (en) Method for analysing microbial growth
JP6110992B2 (en) Image-adaptive physiologically relevant color separation
JP5044633B2 (en) Quantitative video microscopy and related system and computer software program products
CN108027328B (en) Colour measurement of gemstones
KR101776355B1 (en) Apparatus and methods for setting up optical inspection parameters
CN113661381A (en) Hyperspectral imaging system
Treibitz et al. Wide field-of-view fluorescence imaging of coral reefs
Chao et al. High throughput spectral imaging system for wholesomeness inspection of chicken
CN106388781A (en) Method for detecting skin colors and pigmentation situation of skin
JP2008541179A (en) Separation of spectral or color superimposed image contributions in multicolor images, especially microscope multicolor transmission images
KR20170083066A (en) Stain evaluation device, stain evaluation method, and program
US8260005B2 (en) Portable tool for determining meat quality
WO2018010386A1 (en) Method and system for component inversion testing
US20230028360A1 (en) Artificial generation of color blood smear image
JP2008309662A (en) Image processor and image processing program
CN110044485B (en) Image type fabric color measuring method
DE102008044764A1 (en) Method and portable system for quality evaluation of meat
JP7171549B2 (en) Image analysis evaluation method, computer program, image analysis evaluation device
RU2541462C1 (en) Method for identifying living and dead mesozooplankton in seawater samples
IT201600109354A1 (en) Procedure for discerning fresh meat from meats subjected to freezing by analyzing images of muscle tissue samples and a corresponding system designed to carry out this procedure.
CN108765370A (en) A method of crack number in the quantitative unsaturated soil based on Python
US10942122B2 (en) Microscopy method
CN106462964B (en) Method and digital microscope for being split to color image
CN1206534C (en) Method of identifying fluorescence dyeing sperm by nerve net

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner
PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20160608