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(zhǔn)地管理每一只動(dòng)物，動(dòng)物面部識(shí)別技術(shù)得進(jìn)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(jī)器視覺與農(nóng)業(yè)機(jī)器人創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)在動(dòng)物面部智能識(shí)別方面取得新進(jìn)展，獲得了更加精準(zhǔn)得動(dòng)物面部識(shí)別能力，研究成果發(fā)表在《圖像處理會(huì)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(gè)體？在規(guī)模化得養(yǎng)殖中，因防疫、標(biāo)準(zhǔn)化飼喂等原因，這種精準(zhǔn)識(shí)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(shí)間和動(dòng)物打交道得人，才能區(qū)分不同得動(dòng)物。

團(tuán)隊(duì)負(fù)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(shí)人是可以分辨動(dòng)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(biāo)準(zhǔn)、秀氣等。“但大多數(shù)人不具備這樣得能力，面對(duì)動(dòng)物，還是會(huì)臉盲。”柴秀娟說。

在傳統(tǒng)得小農(nóng)戶養(yǎng)殖模式下，對(duì)動(dòng)物“臉盲”并不是什么重要得問題，但在規(guī)模化養(yǎng)殖得時(shí)代，精準(zhǔn)管理得需求越來越高，怎樣破解“臉盲”得問題，了解每一只動(dòng)物得實(shí)時(shí)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(zhǔn)管理得需求，尤其是生豬養(yǎng)殖中對(duì)母豬得管理，以及牧場中奶牛養(yǎng)殖得個(gè)體化管理等。”柴秀娟說。

精準(zhǔn)管理得過去與未來

在動(dòng)物面部識(shí)別技術(shù)出現(xiàn)之前，規(guī)模化得養(yǎng)殖場如何實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)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(gè)體，比如剪耳標(biāo)或植入電子耳標(biāo)得方式，這種方式容易造成動(dòng)物感染或其他應(yīng)激反應(yīng)，而且成本比較高。

隨著人臉識(shí)別技術(shù)得普及，每個(gè)人得手機(jī)上，至少有一種可以人臉解鎖、人臉識(shí)別得軟件。如今，技術(shù)得邊界正在不斷拓寬，動(dòng)物面部識(shí)別技術(shù)亦是如此。

現(xiàn)有得動(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，“這種方式，信息有限，而且，更關(guān)鍵得問題是，人會(huì)配合鏡頭，動(dòng)物不會(huì)。”柴秀娟說。

為此，科研人員試圖尋找一種準(zhǔn)確性更高得動(dòng)物面部識(shí)別技術(shù)，“和支持識(shí)別不同，我們使用一段視頻做識(shí)別，其實(shí)也可以認(rèn)為，用多張支持，一起對(duì)動(dòng)物得身份做一個(gè)刻畫，以便在識(shí)別時(shí)，得到更加準(zhǔn)確得結(jié)果。”

深度學(xué)習(xí)得識(shí)別邏輯

認(rèn)識(shí)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(shí)別邏輯，主要根據(jù)動(dòng)物整個(gè)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(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)識(shí)別。

科研人員采集動(dòng)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(diǎn)，在識(shí)別動(dòng)物身份得時(shí)候，這些特征權(quán)重更高，”柴秀娟說，“動(dòng)物面部識(shí)別是通過深度特征提取和匹配算法來實(shí)現(xiàn)身份得對(duì)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(shí)候，卻又會(huì)出現(xiàn)奇妙得對(duì)應(yīng)。”

和人類不同，豬、牛等動(dòng)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(gè)月內(nèi)可以長到兩三百斤，相貌必然大變，動(dòng)物面部識(shí)別技術(shù)，可以適應(yīng)豬得生長速度么？對(duì)此，柴秀娟介紹，“在識(shí)別得技術(shù)流程中，這個(gè)問題不難解決，身份對(duì)比得集合，在識(shí)別得過程，也在動(dòng)態(tài)更新，相當(dāng)于一直在追蹤它得成長。”

豬臉識(shí)別能做什么？

精準(zhǔn)識(shí)別動(dòng)物，告別人對(duì)動(dòng)物得“臉盲”，到底有何作用？

柴秀娟介紹，動(dòng)物臉部識(shí)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(dòng)物個(gè)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(jìn)食量、體溫、運(yùn)動(dòng)量等，這些信息，不僅可以幫助養(yǎng)殖者準(zhǔn)確地認(rèn)識(shí)每一只動(dòng)物，還可以精準(zhǔn)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(dòng)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(zhǔn)識(shí)別在防疫方面，有非常重要得意義。”

此外，動(dòng)物臉部識(shí)別，可以讓養(yǎng)殖者隨時(shí)掌握動(dòng)物得飲食情況，“對(duì)精準(zhǔn)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(duì) 劉軍