低成本成像系统准备提供自动蚊子跟踪

世界卫生组织(WHO)称，疟疾、登革热和黄热病等由蚊子传播的疾病每年导致数十万人死亡。一种新的低成本成像系统可以更容易地追踪携带疾病的蚊子种类，从而更及时、更有针对性地做出反应。

来自约翰霍普金斯大学的研究小组负责人亚当·古德温说:“像我们这样的远程系统可以大大减少在特定地区监测蚊子所需的劳动力，从而大大提高了进行更多监测的能力。”“如果你能提供更多的蚊子数据，那么你就能更快地发现疫情，挽救更多的生命。”

在光学学会(OSA)的期刊《生物医学光学快报》(Biomedical Optics Express)上，古德温及其同事的论文是关于在低资源环境下改善医疗保健的光学技术专题期刊的一部分。在这篇论文中，他们描述了这个新系统，它被设计用来从一个蚊子陷阱里传送图像，这些图像足够详细，让昆虫学家能够区分蚊子的翅膀图案和鳞片的颜色，这些特征表明蚊子是否是携带疾病的物种。这些信息可以用来计划对该物种最有效的干预措施。

“新系统是物联网设备的经典应用，”古德温说。“它最终可能与计算机视觉算法配对，自动确定物种，并将信息提供给公共卫生系统。”

开发一个远程成像陷阱

在世界上许多蚊子传播疾病的地区，了解哪些蚊子种类的数量是有问题的，需要不断地在多个地点诱捕蚊子。然后，工作人员必须开车到一个县或地区，每周放下或捡起数百个捕兽器，将标本带回实验室，在显微镜下进行鉴定。

古德温说:“我们的新光学系统可以放置在传统的捕蚊器内，对蚊子的数量、多样性和分布情况进行远程监测。”“使用成像是特别有吸引力的，因为只要图像质量高，几只蚊子可以同时从一张图像中识别出来。”

在设计该系统时，研究人员着重于准确识别埃及伊蚊的能力，这种蚊子可以传播寨卡病毒、登革热、基孔肯雅热和黄热病。这种入侵物种原产于非洲，但已在世界许多地方建立了自己的地位，包括北美、欧洲和亚洲。他们说，同样的方法也可以应用于其他昆虫，只要有一种方法可以捕获并可靠地成像。

利用光学和相机传感器，研究人员优化了他们的光学设置，以获得一个解决方案，同时需要成像许多蚊子，并有能力看到足够的细节，以确定蚊子的种类。

古德温说:“我们的新系统在监测难以到达的地区和商业入境口岸的埃及伊蚊方面特别有用。在这些地方，外来入侵物种可以从其他国家进入。”“它还可能扩大目前对已经监测埃及伊蚊种群的地区的监测行动。”

在大多数情况下，公共卫生系统只需要确定蚊子的数量或种类是否每天或每小时都有变化，而不是每分钟都有变化。这意味着相机传感器一天最多只需要打开几次。这将使电力消耗保持在互联网连接设备的可行范围内。

测试系统

为了测试这个新系统，研究人员比较了昆虫学家对数字显微镜图像和远程成像系统的标本进行分类的能力。它们的能力在不同的图像类型之间没有显著的差异。虽然昆虫学家在显微图像和远程系统图像的物种分类上做得不是很好，但在属分类上做得很好。

古德温说:“昆虫学家不习惯于从图像中识别标本，因为他们通常亲自携带标本，并在显微镜下用镊子进行操作。”“然而，最近利用卷积神经网络从图像中对蚊子进行分类的工作确实显示出了希望。”

研究人员计划继续优化远程陷阱，并计划将计算机视觉算法和互联网连接集成到系统中。“这将使物种信息能够直接发送到公共卫生系统，以供决策，”Goodwin说。“我们认为，这个系统将在这方面真正大放异彩。”