Experimental study of filtration activity in Ditrupa arietina (Annelida Polychaeta) using an automated image analysis system

Other titles Étude expérimentale de l'activité de filtration deDitrupa arietina(Annélide Polychète) par l'intermédiaire d'un système d'analyse d'images automatisé.
Type Article
Date 2000-12
Language English
Author(s) Duchene Jean Claude1, Jordana Esther1, Charles François1, Gremare Antoine1, Amouroux Jean Michel1
Affiliation(s) 1 : Observ Oceanol Banyuls, F-66651 Banyuls sur Mer, France.
Source Oceanologica Acta (0399-1784) (Gauthier-villars/editions Elsevier), 2000-12 , Vol. 23 , N. 7 , P. 805-817
DOI 10.1016/S0399-1784(00)01124-5
WOS© Times Cited 15
Mot-Clé(s) Polychètes, analyse d'images, activité, filtration
French abstract Un système d'analyse d'image automatisé conçu pour l'analyse de l'activité des organismes benthiques est décrit. Ce système est utilisé pour étudier la filtration de la polychète serpulidae Ditrupa arietina. Le capteur vidéo du système est composé d'un capteur optique CCD noir et blanc, d'un microprocesseur, d'une carte mémoire et d'une interface. Il est piloté, en temps réel, par des programmes chargés en mémoire permanente avant chaque expérience. Ces programmes contrôlent la fréquence d'acquisition des images et calculent les différences de niveaux de gris pour chacun des pixels composant l'image enregistrée à un temps donné et une image de référence (correspondant à l'absence totale de filtration dans le cas de Ditrupa arietina). Ces différences sont utilisées pour définir des objets numériques qui sont stockés en mémoire. A la fin de chaque expérience, ces objets sont transférés dans un microordinateur où ils sont analysés à partir d'un deuxième jeu de programmes. Cette procédure fait intervenir plusieurs paramètres : la surface minimale indicatrice d'une différence réelle entre deux images (surface minimale), l'aire de recherche (rayon de recherche), les sites de recherche, et la définition d'un jeu de conditions mettant en relation les différences entre images et une activité de filtration réelle de D. arietina. Ces paramètres ont été déterminés par comparaison des résultats obtenus à partir : (1) du système automatisé, et (2) d'enregistrements vidéo classiques. Ils ont ensuite été validés sur plusieurs lots d'animaux en comparant les activités individuelles mesurées à l'aide du système vidéo ainsi calibré avec celles résultant de l'analyse d'enregistrements vidéo. Cette étape a montré que le système est adapté à l’étude de l'activité de filtration de D. arietina. Nos premiers résultats montrent que la variabilité interindividuelle est grande ce qui induit des conséquences importantes sur les plans expérimentaux destinés à mettre en évidence les effets des facteurs environnementaux sur l'activité de filtration.
Keyword(s) polychaetes, image analysis, activity, filtration
Abstract An automated image analysis system designed to assess the activity of benthic organisms is described. This system is used to study filtration in the serpulid polychaete Ditrupa arietina. The video sensor of the system is composed of a black and white charged coupled device, a microprocessor, a memory and an interface board. It is driven by real-time routines, which are downloaded in permanent memory prior to each experiment. These routines control picture acquisition frequency and compute the differences in grey levels between the image recorded at a given time and a reference image (corresponding to no filtration in the case of D. arietina). These differences are used to detect numerical objects, which are stored in the memory board. At the end of each experiment, these objects are uploaded to a microcomputer where they are analysed using a second set of programs. This procedure involves several parameters, namely. the minimal object surface which is indicative of a real difference between two images (minimal surface), the research area (search radius), the research sites, and the definition of a set of conditions relating differences between images with a true filtering activity by D. arietina. These parameters were determined by comparing the results obtained using: 1) the automated system, and 2) classical frame by frame videotape analysis. They were then validated on several batches of worms by comparing total filtering durations per worm measured using the as previously calibrated automated system with those obtained using classical video observations. This step showed that the automated system is suitable for studying filtering activity in D. arietina. Our first results show that inter-individual variability is high, which has important consequences on experimental plans designed to assess the effects of environmental factors on filtration.
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