植物的识别吗?有一个应用程序可以做到这一点——实际上有好几个!

2022更新!在过去几年里,智能手机上的植物识别应用程序有了显著的改进,在许多情况下,可以拍照并立即识别。

学生们站在花园里互相交谈。
图1。学生们在密歇根州立大学的W.J.比尔植物园进行植物识别应用程序评估。

我们被驱使去识别植物有很多原因;有时是对周围世界的好奇,有时是出于对花园、农田、恢复栖息地和/或自然保护区等区域的渴望或需要。植物是食物网的基础,它们与我们对生态系统如何运作的理解息息相关。植物识别一直是并将继续是一个熟悉的问题,通过家庭或朋友的指导传承的知识,或者可能是在学校学到的东西。你也可以寻求专家的建议。植物鉴定是提供的众多服务之一BOB体育密歇根州立大学(MSU)植物与害虫诊断密西根州立大学植物标本,并可通过BOB体育密歇根州立大学草坪及花园热线(1-888-678-3464)和问扩展通过扩展。

现在有一些智能手机应用程序可以帮助植物识别。作为这一领域的专家,我在2018年开始评估植物识别应用程序,用于密歇根州州立大学的杂草科学实验室课程(即CSS226L),并用于向各种花园和商品团体演示。每年(2018-2020年),我使用10-12个植物评估了至少6个应用程序(适用于Android和iOS智能手机),表现最好的应用程序将延续到下一年的评估。在2021年秋天,我通过在实验室注册的16组大学生,大幅增加了用于对应用程序进行排名的识别数量。

自2018年以来,我和学生们总共评估了14个应用程序(见文章底部的完整列表)。在2021年,所有测试的应用程序都使用照片识别软件来识别植物,但过去的一些测试需要用户输入更多的描述性输入,类似于传统的植物键。大多数软件都是免费的或有免费版本。在下载或购买应用程序之前阅读所有条款是很重要的。此评估仅用于教育目的。提及商业产品或商品名称并不意味着密歇根州立大学扩展的认可或对未提及的产品的偏见。

杂草科学实验室的学生学习植物识别技能,这是课程的一个组成部分,应用程序评估的加入补充了传统的方法。实验室小组被要求拍摄10种植物,这些植物在历史上都标有它们的常见名称和科学名称W.J.比尔植物园照片没有经过编辑,目的是真实地复制普通人的输入。值得注意的是,许多应用程序都提供了关于如何最佳拍摄照片的详细描述或视频,以增加成功的几率。在测试应用程序之前,我们没有讨论具体的说明,这反映了普通用户阅读说明的可能性。

在学生做管理决策时,识别生命各个阶段的杂草是很重要的;因此,他们被要求拍摄一系列生长习性和生命阶段的植物物种。因此,他们需要从以下类别中分别拍摄一种植物:开花阔叶观赏种(图2),开花和营养阔叶杂草(图3和4),开花和营养草(或草样)杂草(图5和6),以及幼苗冬季一年生杂草(图7)。最后四种植物由他们自己选择,但建议他们使用花园收集的常见农业和草坪杂草。

黄色的圆锥花。
图2。三瓣锥花(Rudbeckia triloba)是开花观赏的一个例子。摄影:Anna Baker, Abraham Fellabaum, Kelsey Klont和Michael Ozolins。
普通豚草
图3。普通豚草(Ambrosia artemisiifolia)是开花/结果的阔叶杂草的一个例子。摄影:Sara Verville, Keegan Humm, Darla Knuth和Kenny Kropf。
Birdsfoot三叶草
图4。三叶莲(lotdsfoot corniculatus)是一种营养阔叶杂草。照片由梅根·卡特,卡罗琳娜·弗雷塔斯和雷·兰茨拍摄。
黄狐尾
图5。黄狐尾草(Setaria pumila)是开花草的一个例子。摄影:Emma Woller, Larissa Lapak和Bredan Stuchell
百慕大草
图6。百慕大草(Cynodon dactylon)是一种营养植物。摄影:Matthew Fritz, Andrew Davis和Olivia Schassburger
宝盖草
图7。海蚕(Lamium amplexicaule)是一种冬季一年生苗。图片来自Erin Hill。

每组从8个应用程序列表中选出6个应用程序进行评估(表1)。在组内,他们将相同的照片输入到他们评估的每个应用程序中,并将这些应用程序的标识与花园里的样本标签进行比较,记录为正确、部分或不正确。正确的识别是100%准确的。当一个应用程序正确地将植物识别为属级别,而不是物种级别时(例如,一张绿色狐尾草的照片被识别为),就分配了PartialSetaria faberi(巨型狐尾草)而不是正确的Setaria冬青(绿色狐尾草)],或者正确答案不是列表中给出多个建议的应用程序的最高建议。这些答案可能仍然有助于成功的识别,但并不完全正确。通过这个过程,在2021年,八个应用程序中的每个都被评估了90到140次。最终,应用程序根据正确识别的相对比例进行排名。

表1。植物识别应用程序由密歇根州立大学杂草科学实验室的学生在2021年秋季评估和排名(1=最佳表现)。

应用程序名称

放置

花园的答案

8

iNaturalist *

5

LeafSnap

4

PlantNet *

2

PlantSnap

7

PlantStory *

3.

PictureThis *

1

寻求

6

*如果允许,使用GPS定位数据。

在上述2021年评估中表现最好的应用程序是PictureThis, 67%的识别建议是正确的(图8)。在此基础上,有三个应用程序的集群准确率约为50%:PlantNet植物的故事而且LeafSnap.前四个应用程序对开花阔叶观赏植物和阔叶杂草的准确率均达到50%或更高。令人惊讶的是,2020年的亚军,iNaturalist排名第五,准确率约为30%。以下是对这些应用程序的更详细的回顾。

图
图8。植物识别应用程序的整体性能将在2021年秋季进行评估,准确度从上到下依次降低。

PictureThis连续四年都是这个测试的卫冕冠军。2021年,它在比尔植物园拍摄的130种植物中成功识别了67%的植物。这款应用程序最难识别的是植物杂草(或类草),准确率为43%。虽然与其他类别的植物相比,PictureThis在识别草状杂草方面的准确率较低,但值得注意的是,评估的其他7个应用程序中有6个对这一类别的准确率约为10%或更低。草很难用整个植物图像来识别,因为草的识别通常需要仔细检查叶舌或小花等精细结构。

在评价这款应用程序的13个小组中,有12个小组评论说,它是他们的最爱,因为它既准确又易于使用。用户可能会喜欢在PictureThis中提供的附加信息,如常见问题和生长的环境条件。PictureThis提供了免费版和付费版。该应用对付费版本的广告宣传相当坚持。那些不希望使用付费版本的用户需要注意并根据需要退出屏幕。

PlantNet植物的故事而且LeafSnap彼此表现相似。PlantNet的优势在于识别植物类杂草(表现类似于PictureThis)和幼苗冬季一年生植物(准确率55%,比该集群中的其他应用程序好20%)。PlantStory是今年评估的新成员,在开花观赏植物方面的表现与PictureThis相似(在5%以内),LeafSnap也是如此。PlantStory在营养阔叶杂草识别方面也表现良好(准确率为78%,与PictureThis相似)。学生们对这些应用程序的反应不一。一些人说它们很容易使用。一对夫妇评论说,他们不喜欢在付费版本(PlantStory)之前有限的使用,也很难上传图片(PlantNet)。

iNaturalist在2020年的学生评估中排名第二,但在2021年的学生评估中排名第五。在评价这款应用的11个小组中,有3个小组说这是他们最喜欢的或第二喜欢的,有4个小组说这是他们最不喜欢的程序之一。这种差异可能是他们阅读说明的程度的一个指标。iNaturalist的积极属性包括表明其识别的信心水平,以及缺乏付费版本和广告(它的后代应用Seek也是如此)。有几个小组评论说,这款应用不够直观。例如,与大多数其他应用程序使用的点拍识别模式相比,如何上传照片以获得识别(两步过程)尚不清楚。对于iNaturalist来说,在使用前阅读使用说明并了解应用程序似乎更重要。还有一个社区反馈方面的应用程序,我们还没有探索。

当使用应用程序或互联网搜索来识别植物时,总是建议在有信誉的来源(如政府或大学附属网站)检查标识。按学名(即拉丁属和种,如反枝苋)将产生最准确的结果,因为常见名称可能因地区、环境等而异(例如,红根藜和粗糙苋菜)。

有些应用程序在进行建议识别时使用位置信息,有些则不使用,因此建议的植物可能并不生长在你拍摄照片的区域。的美国农业部植物数据库是一个很好的地方,以检查已知的分布,您确定的植物。密歇根州的植物是另一个好地方;这显示了自19世纪以来收集每种植物标本的县级分布。许多植物标本馆已经开始将它们的收藏数字化,并将其纳入带有图像的可搜索数据库,例如中西部植物标本草协会而且综合数字化生物收藏.确认鉴定一种观赏植物,一种植物园资源,如密苏里植物园的植物发现者也许更合适(注意这个花园在美国农业部耐寒区6b,密歇根州范围从4a到6b)。

自2018年以来测试的所有应用程序:FlowerChecker花园的答案, ID杂草(苹果商店GooglePlay),iNaturalistLeafSnapPictureThis, Plantifier (苹果商店GooglePlay),PlantNetPlantSnapPlantStory寻求iNaturalist,地盘的医生,杂草ID (苹果商店GooglePlay),Xarvio.请注意,所有这些都不是每年都进行测试。

感谢Matt Chansler、Angie Tenney和Alan Prather对本文的审阅。

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