简单的计数软件让生物学家的工作变得更轻松

在大多数秋日里，大卫·索普杰斯都会在加州西北部的鳗鱼河里数鱼。作为一名退休的高中科学教师和公民科学家，索普杰斯在过去 10 年里一直在监测鳗鱼河中的奇努克鲑鱼种群，他说这条河是加州第三大流域。每年秋天，索普杰斯都会在鲑鱼等待冬雨繁殖时数鱼的数量。

“它们不再吃东西。它们脑子里只有一件事，那就是性，”索普杰斯说。

三年前，在拥有无人机之前，索普杰斯和他的同事通过在河中浮潜和站在桨板上来计算鲑鱼的数量，这两种方式都会极大地干扰鱼群，而且也不太准确。

无人机拍摄的鲑鱼照片很清晰，但用纸笔计算图片中的鱼的数量却很繁琐。当他在网上寻找更好的方法来计算和整理数据时，他发现了一款​​名为 DotDotGoose 的软件，并一直在使用它。

DotDotGoose 由美国自然历史博物馆生物多样性与保护中心设计，是一款免费的开源工具，可帮助研究人员手动计算图像中的物体数量。该中心的高级软件开发人员 Peter Ersts 于 2019 年 5 月创建了 DotDotGoose。他通过与同事的讨论获得了这个想法。

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当时，保护研究人员统计照片中不同动物类别的最流行方式是亲自动手。“很多人仍然只是将图像投影到干擦板上，圈出动物并关闭投影仪，然后一边擦掉标记一边计数，”Ersts 说。“我发现需要一种非常简单的工具，可以让你快速轻松地在图像上放置点。”

尽管该工具上线仅两年半，但它已经帮助了世界各地的许多研究人员。自从发现 DotDotGoose 以来，Sopjes 说他已经统计了数千条鱼，数据的准确性“大幅提高”，以至于加州鱼类和野生动物部开始对他的数据集感兴趣。准确记录的鱼总数与无人机拍摄的图像相结合，为 Sopjes 提供了一种追踪每条鱼的有效方法。

工作原理

DotDotGoose 有一个非常简单的界面，允许用户导入他们想要分析的图像。然后，他们可以将图像中的不同对象划分为“类别”或类别。例如，Sopjes 将类别设置为鲑鱼的不同生命阶段。每个类别对应一种圆点颜色。

要计算每个类别，研究人员可以点击图像中的每个对象来放置点。DotDotGoose 会按类别统计放置的点数。用户可以添加自定义注释、经纬度坐标或其他数据点来描述图像。

DotDotGoose 最初旨在用于统计保护研究中的动物数量，但 Ersts 看到用户将其重新用于统计仓库中的库存、电路板上的元件，甚至是吉尼斯世界纪录候选番茄植株上的花朵。

为什么它很有用

哥伦比亚大学生态、进化与环境生物学系研究生 Rochelle Thomas 已将 DotDotGoose 与真实的鹅一起使用。

从 1995 年到 2019 年，托马斯的顾问罗伯特·罗克韦尔 (Robert Rockwell) 拍摄了加拿大哈德逊湾地区小雪雁群的航拍照片。托马斯说，在项目初期，罗克韦尔会打印出照片，然后手工统计雪雁数量。

2018 年，托马斯加入该项目时，她尝试使用 Photoshop 来数鹅的数量，但很难数清同时按物种和年龄对小雪雁进行分类。她在 Ersts 开发 DotDotGoose 时结识了他，并成为该计划的 beta 测试员。该计划的名称是对她在小雪雁方面所做的工作的一种致敬。

“我花了很多天给鹅加上圆点，然后我就想把它叫做 DotDotGoose，”埃斯特斯说。

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与 Photoshop 和 ImageJ 等类似软件相比，Thomas 认为 DotDotGoose 的开发充分考虑了保护生物学家的需求，允许她记录图像的质量或插入表明照片中存在水的信息。

“保护生物学家和生态学家掌握着大量的照片数据，”托马斯说。

虽然该程序的当前手动版本已经使数据更易于分析，但她认为使 DotDotGoose 中的计数更加自动化可以进一步帮助支持像她这样的研究项目。

DotDotGoose 的未来

自一开始，Ersts 就计划将这一流程半自动化。

“如果你能够在图像上保存位置坐标，那么基本上你就拥有了一个训练集，你可以用它来驱动机器学习模型，帮助未来实现自动化，”Ersts 说。“[但是]当你真正开始考虑所有不同类型的数据时，实现自动化是一项相当具有挑战性的任务。”

Ersts 设想研究人员可能会用他们项目独有的几张包含相同类型物体的类似方向的照片来训练它。

但即使是量身定制的自动化 DotDotGoose 也有其局限性。许多物体聚集在一起的图像将很难解析。尽管该程序的自动化版本可以解放研究人员的时间，但 Ersts 表示，人类仍然需要参与这个过程，至少要检查计算机的工作。