211service.com
Pinguïnherkenningssoftware
Wetenschappers die een kolonie zeldzame pinguïns op een afgelegen Zuid-Afrikaans eiland bestuderen, gebruiken geavanceerde objectherkenningssoftware om individuele dieren te identificeren en te volgen.
Zoek de pinguïn: Onderzoekers van de Universiteit van Bristol gebruiken objectherkenningssoftware om een kolonie zeldzame pinguïns op Robbeneiland in Zuid-Afrika te volgen. Een groen vak geeft aan dat de software een pinguïn ziet; een gele doos betekent dat de software een bepaald dier heeft geïdentificeerd op basis van zijn unieke patroon van borstvlekken.
De betrokken software – oorspronkelijk ontwikkeld voor het herkennen van individuele menselijke gezichten – heeft zich de afgelopen jaren snel ontwikkeld. Maar tot nu toe, de zogenaamde Pinguïn Erkenning Project , gerund door Universiteit van Bristol , in Engeland, is de eerste grootschalige poging om deze technologie te gebruiken om een hele populatie dieren in het veld te catalogiseren en te volgen.
Robben eiland is de thuisbasis van ongeveer 20.000 Afrikaanse pinguïns , een bedreigde soort die de afgelopen eeuw met 90 procent is afgenomen. Wetenschappers in Bristol hebben verschillende camera's opgesteld langs paden die veel door de pinguïns zijn bereisd. Software pikt de vingerafdrukachtige patronen van zwarte en witte veren van de pinguïns op en gebruikt deze patronen om individuele dieren te identificeren. Door individuele pinguïns door de tijd te volgen, kunnen wetenschappers leren hoe lang ze leven, hoe vaak ze zich voortplanten en in welke periodes van het jaar ze het meest kwetsbaar zijn.
Er zijn nogal wat mensen die aan computervisie werken om objecten in afbeeldingen te identificeren, zegt Peter Barham, een natuurkundige en een van de hoofdonderzoekers van het project. Niemand heeft die technologie toegepast bij het zoeken naar dieren. Hij voegt eraan toe dat de aanpak mogelijk kan worden gebruikt om elk dier te volgen dat individueel verschillende visuele patronen heeft. Veel dieren, van bultruggen tot giraffen, hebben individueel verschillende kleurpatronen.
Conventionele technieken voor het monitoren van dierpopulaties zijn doorgaans erg duur en moeilijk, en veroorzaken stress bij dieren. De meeste populatiebiologische studies worden gedaan door dieren te vangen en te taggen, of door individuen te volgen en te fotograferen zodat ze met de hand kunnen worden gecatalogiseerd in visuele databases.
Het pinguïnproject doet hetzelfde zonder deze nadelen en krijgt ook betere gegevens. We kunnen maandelijkse overlevingspercentages voor pinguïns berekenen. Niet jaarlijks - maandelijks, zegt Barham. Je krijgt een angstaanjagende hoeveelheid data. Op dit moment installeren de wetenschappers van Bristol een systeem dat het hele eiland permanent zal monitoren, na het succes van prototypes die de afgelopen vier jaar zijn getest.
Deze week presenteren de wetenschappers van het project hun onderzoek op de Britse Royal Society ’s jaarlijkse wetenschappelijke zomertentoonstelling in Londen.
De pinguïnherkenningssoftware gebruikt een leeralgoritme dat beter wordt naarmate het meer gegevens tegenkomt. Met behulp van een grote verzameling pinguïnfoto's leerde de computerwetenschapper Tilo Burghardt van de Universiteit van Bristol de software om een pinguïnvormig object te identificeren aan de hand van de borstomtrek en streep, een zwarte band met een karakteristieke vorm. Individuele pinguïns worden herkend aan de unieke patronen van vlekken op hun borst, die elk in het systeem worden beschreven door de afstand tot alle andere plekken. De detector is robuust genoeg om individuele pinguïns correct te identificeren, zelfs als een of meer van de plekken bedekt zijn, zegt Burghardt.
http://link.brightcove.com/services/player/bcpid1460879066?bctid=1632763892 Objectherkenningssoftware voegt groene vakken toe wanneer een pinguïn wordt herkend en gele vakken wanneer een specifieke pinguïn wordt herkend.
Krediet: Tilo Burghardt
Je kunt het dierenpatroon nog effectiever en efficiënter coderen dan menselijke gezichten, zegt hij. U hoeft niet veel beschrijving te gebruiken om het systeem te laten werken.
Het systeem maakt gebruik van redelijk goedkope componenten: gewone beveiligingscamera's aangesloten op laptops, die communiceren via een draadloos LAN. Met een stroombron en een verbinding om de gegevens naar een centrale server te streamen, werkt hij in het veld met minimale menselijke tussenkomst. In een maand van observatie, zegt Barham, zal het systeem gegevens vastleggen over bijna de hele kolonie.
De uitdaging bij het veralgemenen van deze benadering naar andere soorten is natuurlijk om de afbeeldingen eenvoudigweg efficiënt te verzamelen. Voor soorten met een breed scala aan soorten die niet langs veelgebruikte paden reizen, kunnen passieve camera's niet genoeg beelden vastleggen om een hele populatie te volgen.
Maar zelfs voor mobiele dieren die niet passief kunnen worden gefotografeerd, kan objectherkenningssoftware de plaats innemen van het moeizame werk van met de hand overeenkomende afbeeldingen, een klus die veel expertise vereist en beperkte onderzoeksbudgetten voor natuurbehoud opslokt. Sophie Grange, een zebrabioloog bij Wits Universiteit , in Zuid-Afrika, is optimistisch over het potentieel van de technologie en werkt momenteel samen met Burghardt en zijn collega's aan de ontwikkeling van een soortgelijk systeem voor haar veldwerk. Deze onderzoeken zijn essentieel om onze wetenschappelijke kennis over dierendemografie te verbeteren, wat van cruciaal belang is als je dierpopulaties wilt beheren en behouden, zegt ze.
Burghardt denkt dat het veld van de conservatiebiologie rijp is voor technologische innovatie. Het heeft lang geduurd om te beseffen dat je vergelijkbare technologie kunt gebruiken om schijnbaar heel verschillende problemen op te lossen, zegt hij. We hebben in feite een nieuw samenwerkingsgebied tussen wetenschap en techniek geopend.