Исследователи Воронежского государственного лесотехнического университета им. Г.Ф. Морозова разработали программный комплекс, который по обычному снимку чашки Петри автоматически подсчитывает количество проросших и непроросших семян березы, достигая точности распознавания 99,7%. Разработка, поддержанная грантом Российского научного фонда, уже получила свидетельство о государственной регистрации в Роспатенте. Созданный инструмент призван заменить утомительный ручной подсчет, который отнимает у исследователей часы и подвержен субъективным ошибкам.
Определение всхожести семян является стандартной процедурой в лесной селекции, семеноводстве и экотоксикологии. Семена раскладывают на влажную фильтровальную бумагу в чашки Петри и в течение нескольких дней вручную пересчитывают проросшие экземпляры. Семя березы повислой настолько мало, что в одну чашку помещается до 200 штук, а эксперимент включает десятки таких чашек, что делает подсчет крайне трудоемким и зависимым от внимательности лаборанта. Для решения этой проблемы коллектив под руководством к.т.н., старшего преподавателя кафедры химии и биотехнологии Константина Жужукина создал конвейер из трех программ, превращающих групповые снимки в точные числовые данные.
Первая программа, Image Slicer, автоматически размечает групповые фотографии чашек Петри сеткой и нарезает их на отдельные кадры для каждой чашки, устраняя необходимость в индивидуальной съемке каждого образца. Затем вступает в работу нейросеть, обученная на базе данных из 2500 размеченных изображений. Для обучения студентка лесопромышленного факультета Ксения Белецкая вручную обвела рамками 46 191 семя, различая их по характерным признакам, таким как форма и текстура, чтобы программа могла отличать семена от прицветных чешуй и бликов на влажной бумаге. Сравнив три поколения нейросетей семейства YOLO, исследователи выбрали архитектуру YOLO11m, дополненную модулем пространственного внимания, которая обеспечила максимальную точность.
Вторая программа, SeedCount AI, автоматически определяет границы чашки Петри, обрабатывает папки изображений в пакетном режиме и выгружает результаты в Excel. Третья версия, SeedCount AI v2.0, разделяет семена на проросшие и непроросшие, выделяя их разными цветами и автоматически рассчитывая процент всхожести, что является конечным результатом для исследователя.
Как отмечает ректор ВГЛТУ Михаил Драпалюк, разработанный инструмент не привязан к конкретному виду растений: его можно адаптировать для сосны, дуба или сельхозкультур, переобучив модель на новом наборе изображений. В планах авторов – научить программу измерять длину проростка и корешка, чтобы оценивать не только долю всхожести, но и влияние наночастиц на скорость развития растений.