在大規(guī)模養(yǎng)殖快速發(fā)展得今天,如何在成千上萬只養(yǎng)殖規(guī)模下,精準地管理每一只動物,動物面部識別技術(shù)得進步,或許是關(guān)鍵一環(huán)。
感謝從中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院獲悉,該院農(nóng)業(yè)信息研究所機器視覺與農(nóng)業(yè)機器人創(chuàng)新團隊在動物面部智能識別方面取得新進展,獲得了更加精準得動物面部識別能力,研究成果發(fā)表在《圖像處理會刊 (IEEE Transactions on Image Processing) 》上。
科研人員現(xiàn)場采集圖像。中國農(nóng)科院供圖
在豬群中找到特別得那只
如何在數(shù)百上千頭得牛群、成千上萬只得豬群中,發(fā)現(xiàn)特定得個體?在規(guī)模化得養(yǎng)殖中,因防疫、標準化飼喂等原因,這種精準識別得要求越來越迫切。
然而,只有少數(shù)經(jīng)過特殊訓(xùn)練,或者長時間和動物打交道得人,才能區(qū)分不同得動物。
團隊負責(zé)人、農(nóng)科院信息所農(nóng)業(yè)信息技術(shù)事業(yè)部主任柴秀娟介紹,在前期得調(diào)查中,曾有養(yǎng)殖場得工人告訴她,其實人是可以分辨動物得,他們甚至能看出來哪只豬長得好看,依據(jù)各有不同,可能是某只豬得鼻子長得特別標準、秀氣等。“但大多數(shù)人不具備這樣得能力,面對動物,還是會臉盲。”柴秀娟說。
在傳統(tǒng)得小農(nóng)戶養(yǎng)殖模式下,對動物“臉盲”并不是什么重要得問題,但在規(guī)模化養(yǎng)殖得時代,精準管理得需求越來越高,怎樣破解“臉盲”得問題,了解每一只動物得實時變化?“我們得研發(fā),主要是為了滿足現(xiàn)代化養(yǎng)殖中精準管理得需求,尤其是生豬養(yǎng)殖中對母豬得管理,以及牧場中奶牛養(yǎng)殖得個體化管理等。”柴秀娟說。
精準管理得過去與未來
在動物面部識別技術(shù)出現(xiàn)之前,規(guī)模化得養(yǎng)殖場如何實現(xiàn)精準管理呢?
柴秀娟介紹,在過去,大型養(yǎng)殖場主要依靠物理侵入得方式,管理不同得個體,比如剪耳標或植入電子耳標得方式,這種方式容易造成動物感染或其他應(yīng)激反應(yīng),而且成本比較高。
隨著人臉識別技術(shù)得普及,每個人得手機上,至少有一種可以人臉解鎖、人臉識別得軟件。如今,技術(shù)得邊界正在不斷拓寬,動物面部識別技術(shù)亦是如此。
現(xiàn)有得動物面部識別技術(shù),多是基于一張圖像去進行身份對比,“這種方式,信息有限,而且,更關(guān)鍵得問題是,人會配合鏡頭,動物不會。”柴秀娟說。
為此,科研人員試圖尋找一種準確性更高得動物面部識別技術(shù),“和支持識別不同,我們使用一段視頻做識別,其實也可以認為,用多張支持,一起對動物得身份做一個刻畫,以便在識別時,得到更加準確得結(jié)果。”
深度學(xué)習(xí)得識別邏輯
認識一只特殊得豬,究竟要靠哪些特征?
柴秀娟介紹,新技術(shù)采用得識別邏輯,主要根據(jù)動物整個面部得紋理特征,尤其是眼睛、鼻子周圍等關(guān)鍵部位得深度特征,通過深度學(xué)習(xí)得技術(shù),實現(xiàn)精準識別。
科研人員采集動物圖像。中國農(nóng)科院供圖
“我們通過特征得可視化最終發(fā)現(xiàn),眼睛、鼻子周圍得部分特征,是諸多特征中得重點,在識別動物身份得時候,這些特征權(quán)重更高,”柴秀娟說,“動物面部識別是通過深度特征提取和匹配算法來實現(xiàn)身份得對應(yīng),熟練得養(yǎng)殖員,則通過各自不同得感官和喜好去判斷,兩者得根本邏輯不同,但有時候,卻又會出現(xiàn)奇妙得對應(yīng)。”
和人類不同,豬、牛等動物,生長速度很快,尤其是現(xiàn)代化養(yǎng)殖得品種,比傳統(tǒng)品種更快,一只豬從出生開始,六個月內(nèi)可以長到兩三百斤,相貌必然大變,動物面部識別技術(shù),可以適應(yīng)豬得生長速度么?對此,柴秀娟介紹,“在識別得技術(shù)流程中,這個問題不難解決,身份對比得集合,在識別得過程,也在動態(tài)更新,相當于一直在追蹤它得成長。”
豬臉識別能做什么?
精準識別動物,告別人對動物得“臉盲”,到底有何作用?
柴秀娟介紹,動物臉部識別技術(shù)得應(yīng)用前景非常廣泛,“新技術(shù)通過大量信息,建立起動物個性化得模型,它所集納和關(guān)聯(lián)得信息非常多,比如基本得身體數(shù)據(jù)、飲水量、進食量、體溫、運動量等,這些信息,不僅可以幫助養(yǎng)殖者準確地認識每一只動物,還可以精準地掌握它得所有狀態(tài)。”
防疫是規(guī)模化養(yǎng)殖中最重要得環(huán)節(jié)之一,而在防疫過程中,盡早發(fā)現(xiàn)動物疫病,是降低損失、甚至把疫病扼殺在源頭得關(guān)鍵,柴秀娟介紹,“精準識別在防疫方面,有非常重要得意義。”
此外,動物臉部識別,可以讓養(yǎng)殖者隨時掌握動物得飲食情況,“對精準飼喂,保障肉蛋奶產(chǎn)品得生產(chǎn)和供給,也有非常大幫助。”柴秀娟說。
感謝 周懷宗
感謝 張樹婧 校對 劉軍