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“猪脸识别”来了 破解养户“脸盲”难题

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发表时间:2022-05-12 10:52来源:新京报

在大规模养殖快速发展的今天,如何在成千上万只养殖规模下,精准地管理每一只动物,动物面部识别技术的进步,或许是关键一环。

近日,记者从中国农业科学院获悉,该院农业信息研究所机器视觉与农业机器人创新团队在动物面部智能识别方面取得新进展,获得了更加精准的动物面部识别能力,研究成果发表在《图像处理会刊 (IEEE Transactions on Image Processing) 》上。

在猪群中找到特别的那只

如何在数百上千头的牛群、成千上万只的猪群中,发现特定的个体?在规模化的养殖中,因防疫、标准化饲喂等原因,这种精准识别的要求越来越迫切。

然而,只有少数经过特殊训练,或者长时间和动物打交道的人,才能区分不同的动物。

团队负责人、农科院信息所农业信息技术事业部主任柴秀娟介绍,在前期的调查中,曾有养殖场的工人告诉她,其实人是可以分辨动物的,他们甚至能看出来哪只猪长得好看,依据各有不同,可能是某只猪的鼻子长得特别标准、秀气等。“但大多数人不具备这样的能力,面对动物,还是会脸盲。”柴秀娟说。

在传统的小农户养殖模式下,对动物“脸盲”并不是什么重要的问题,但在规模化养殖的时代,精准管理的需求越来越高,怎样破解“脸盲”的问题,了解每一只动物的实时变化?“我们的研发,主要是为了满足现代化养殖中精准管理的需求,尤其是生猪养殖中对母猪的管理,以及牧场中奶牛养殖的个体化管理等。”柴秀娟说。

精准管理的过去与未来

在动物面部识别技术出现之前,规模化的养殖场如何实现精准管理呢?

柴秀娟介绍,在过去,大型养殖场主要依靠物理侵入的方式,管理不同的个体,比如剪耳标或植入电子耳标的方式,这种方式容易造成动物感染或其他应激反应,而且成本比较高。

随着人脸识别技术的普及,每个人的手机上,至少有一种可以人脸解锁、人脸识别的软件。如今,技术的边界正在不断拓宽,动物面部识别技术亦是如此。

现有的动物面部识别技术,多是基于一张图像去进行身份对比,“这种方式,信息有限,而且,更关键的问题是,人会配合镜头,动物不会。”柴秀娟说。

为此,科研人员试图寻找一种准确性更高的动物面部识别技术,“和图片识别不同,我们使用一段视频做识别,其实也可以认为,用多张图片,一起对动物的身份做一个刻画,以便在识别时,得到更加准确的结果。”

深度学习的识别逻辑

认识一只特殊的猪,究竟要靠哪些特征?

柴秀娟介绍,新技术采用的识别逻辑,主要根据动物整个面部的纹理特征,尤其是眼睛、鼻子周围等关键部位的深度特征,通过深度学习的技术,实现精准识别。

“我们通过特征的可视化最终发现,眼睛、鼻子周围的部分特征,是诸多特征中的重点,在识别动物身份的时候,这些特征权重更高,”柴秀娟说,“动物面部识别是通过深度特征提取和匹配算法来实现身份的对应,熟练的养殖员,则通过各自不同的感官和喜好去判断,两者的根本逻辑不同,但有时候,却又会出现奇妙的对应。”

和人类不同,猪、牛等动物,生长速度很快,尤其是现代化养殖的品种,比传统品种更快,一只猪从出生开始,六个月内可以长到两三百斤,相貌必然大变,动物面部识别技术,可以适应猪的生长速度吗?对此,柴秀娟介绍,“在识别的技术流程中,这个问题不难解决,身份对比的集合,在识别的过程,也在动态更新,相当于一直在追踪它的成长。”

猪脸识别能做什么?

精准识别动物,告别人对动物的“脸盲”,到底有何作用?

柴秀娟介绍,动物脸部识别技术的应用前景非常广泛,“新技术通过大量信息,建立起动物个性化的模型,它所集纳和关联的信息非常多,比如基本的身体数据、饮水量、进食量、体温、运动量等,这些信息,不仅可以帮助养殖者准确地认识每一只动物,还可以精准地掌握它的所有状态。

防疫是规模化养殖中最重要的环节之一,而在防疫过程中,尽早发现动物疫病,是降低损失、甚至把疫病扼杀在源头的关键,柴秀娟介绍,“精准识别在防疫方面,有非常重要的意义。”

此外,动物脸部识别,可以让养殖者随时掌握动物的饮食情况,“对精准饲喂,保障肉蛋奶产品的生产和供给,也有非常大帮助。”柴秀娟说。


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