隨著規(guī)?；B(yǎng)殖的發(fā)展，如何從大量養(yǎng)殖動(dòng)物中精準(zhǔn)找出其中的某一個(gè)，成為精準(zhǔn)化、現(xiàn)代化養(yǎng)殖中不可或缺的一步。近日，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)信息研究所機(jī)器視覺(jué)與農(nóng)業(yè)機(jī)器人創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)在動(dòng)物面部智能識(shí)別方面取得了新進(jìn)展。
團(tuán)隊(duì)以生豬為樣本，成功開(kāi)發(fā)出一套精準(zhǔn)的“豬臉識(shí)別”技術(shù)。這套“豬臉識(shí)別”技術(shù)有什么高明之處，如何解決養(yǎng)殖戶(hù)們的“動(dòng)物臉盲癥”？
養(yǎng)殖戶(hù)以耳標(biāo)作為動(dòng)物的身份證
一直以來(lái)，人們欽佩于專(zhuān)業(yè)養(yǎng)殖戶(hù)的一項(xiàng)特殊技能：他們能從一堆同物種中一眼認(rèn)出哪只是自家養(yǎng)的，甚至能識(shí)別自養(yǎng)動(dòng)物中的每一只。在傳統(tǒng)的小農(nóng)戶(hù)養(yǎng)殖模式下，這項(xiàng)本領(lǐng)的確可以練就。但在規(guī)?；B(yǎng)殖下，對(duì)動(dòng)物“臉盲”的問(wèn)題就越來(lái)越突出了。團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人、中國(guó)農(nóng)科院信息所農(nóng)業(yè)信息技術(shù)事業(yè)部主任柴秀娟表示，在規(guī)?；酿B(yǎng)殖中，因防疫、標(biāo)準(zhǔn)化飼喂等原因，對(duì)動(dòng)物精準(zhǔn)識(shí)別的要求越來(lái)越迫切。
柴秀娟介紹：“現(xiàn)在這種規(guī)模化的養(yǎng)殖，對(duì)每只動(dòng)物的身份做一個(gè)標(biāo)記，對(duì)個(gè)性化、精準(zhǔn)化的養(yǎng)殖是有好處的。我覺(jué)得現(xiàn)在對(duì)育肥豬的需求還沒(méi)有那么明顯，但是對(duì)于像母豬或者公豬的生長(zhǎng)時(shí)間比較長(zhǎng)，也比較貴，所以它們就特別需要比較精細(xì)化的個(gè)體信息記錄?！?/p>
如何在成千上萬(wàn)只的豬群中，發(fā)現(xiàn)特定的個(gè)體呢？在動(dòng)物面部識(shí)別技術(shù)出現(xiàn)之前，規(guī)?；酿B(yǎng)殖場(chǎng)主要依靠物理侵入的方式管理不同的個(gè)體，比如剪耳標(biāo)或植入電子耳標(biāo)的方式。但柴秀娟指出，這種侵入式的打耳標(biāo)不僅會(huì)對(duì)動(dòng)物造成一定的傷害，成本也比較高。
柴秀娟表示：“侵入式會(huì)帶來(lái)個(gè)體的侵入式的傷害，然后會(huì)導(dǎo)致一些應(yīng)激反應(yīng)。比如有一些剪耳標(biāo)，或者帶了電子耳標(biāo)之后，它會(huì)有少量的感染。那感染的話(huà)就要給它注射抗生素，有一些豬的養(yǎng)殖環(huán)境是倡導(dǎo)‘無(wú)抗’喂養(yǎng)的，注射了抗生素就不符合‘無(wú)抗’喂養(yǎng)的條件了。還有一個(gè)成本的問(wèn)題，電子耳標(biāo)每一個(gè)的價(jià)格在5到7塊錢(qián)，如果養(yǎng)的豬較多的話(huà)，其實(shí)成本還是很高的。”
動(dòng)物面部識(shí)別技術(shù)提高了識(shí)別的精準(zhǔn)度
如今，技術(shù)的邊界正在不斷拓寬，動(dòng)物面部識(shí)別技術(shù)同樣如此。與人臉識(shí)別技術(shù)一樣，現(xiàn)有的動(dòng)物面部識(shí)別技術(shù)，多是基于一張圖像去進(jìn)行身份對(duì)比。但它有一個(gè)明顯的局限，人類(lèi)會(huì)配合鏡頭，動(dòng)物不會(huì)。為此，柴秀娟團(tuán)隊(duì)尋找到了一種準(zhǔn)確性更高的動(dòng)物面部識(shí)別技術(shù)。他們?cè)O(shè)計(jì)的基于臉部原型的多尺度面部原型圖結(jié)構(gòu)，可以獲取更豐富的臉部語(yǔ)義信息，從而提升識(shí)別準(zhǔn)確率。
柴秀娟說(shuō)：“我們提出的這個(gè)方法，是基于動(dòng)態(tài)的小的視頻序列。也就是說(shuō)，把多張圖像的信息融合起來(lái)，然后去做一個(gè)識(shí)別，它會(huì)提升識(shí)別的穩(wěn)定性和識(shí)別的精度。”
在這個(gè)過(guò)程中，科研人員發(fā)現(xiàn)，生豬的眼睛、鼻子周?chē)牟糠痔卣?，是諸多特征中的重點(diǎn)。
柴秀娟介紹：“我們獲取的就是它的圖像，把提取出來(lái)的圖像做一個(gè)可視化，大概會(huì)發(fā)現(xiàn)它比較重要的特征是集中在眼睛區(qū)域或者是鼻子區(qū)域，這部分區(qū)域在后續(xù)識(shí)別的時(shí)候權(quán)重會(huì)更高。”
該技術(shù)不斷克服難題，未來(lái)應(yīng)用場(chǎng)景廣泛
不過(guò)，和人類(lèi)不同，豬、牛等動(dòng)物，生長(zhǎng)速度很快，尤其是現(xiàn)代化養(yǎng)殖的品種比傳統(tǒng)品種更快。一只豬從出生開(kāi)始，六個(gè)月內(nèi)可以長(zhǎng)到兩三百斤，相貌大變。為了適應(yīng)豬的生長(zhǎng)速度，團(tuán)隊(duì)也會(huì)不停更新算法中的樣本數(shù)據(jù)。
柴秀娟表示：“在識(shí)別算法中，我們會(huì)對(duì)于注冊(cè)的樣本做一定時(shí)期間隔的更新，保證庫(kù)里面的這些樣本都是比較新進(jìn)的樣本，就逐漸地會(huì)克服掉隨著時(shí)間生長(zhǎng)、周期變長(zhǎng)，使得和最早注冊(cè)的樣本之間存在較大差異的問(wèn)題?！?/p>
這項(xiàng)研究成果為智慧養(yǎng)殖場(chǎng)景下，動(dòng)物身份識(shí)別技術(shù)相關(guān)研究提供了新的思路和解決方案。那么，這項(xiàng)技術(shù)如何投入應(yīng)用？養(yǎng)殖戶(hù)如何操作呢？柴秀娟介紹，養(yǎng)殖戶(hù)只需安裝一個(gè)帶有該技術(shù)的攝像頭，并在終端設(shè)備，比如手機(jī)、電腦上下載相應(yīng)的應(yīng)用軟件與攝像頭關(guān)聯(lián)即可。這就可以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)識(shí)別動(dòng)物，告別人對(duì)動(dòng)物的“臉盲”。柴秀娟介紹，動(dòng)物臉部識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用前景非常廣泛。
柴秀娟認(rèn)為：“其實(shí)要明確場(chǎng)景和需求，然后可以有針對(duì)性地去做。比如我想要在精準(zhǔn)飼喂的場(chǎng)景下使用，那么就在精準(zhǔn)飼喂的地方把身份識(shí)別的功能加載上去，它可能就需要關(guān)聯(lián)生豬飲水進(jìn)食、生豬體重，以及它的日齡信息，就是現(xiàn)在多大。這些數(shù)據(jù)通過(guò)身份的信息就可以關(guān)聯(lián)到每一個(gè)豬只的樣本，那么其實(shí)就可以去做后續(xù)很多的事情了，比如精準(zhǔn)飼喂、疫病預(yù)警、診斷防治，在后續(xù)動(dòng)物的育種方面其實(shí)也會(huì)有很大的用處?！保偱_(tái)央廣記者 朱敏）
