تحليل آثار الحيوانات في الثلج باستخدام الرؤية الحاسوبية

يمكن للثلوج، مثلها مثل الأسطح الطبيعية الأخرى، أن تخلق سجلاً لنشاط الحياة البرية. على سبيل المثال، يمكن لآثار الأقدام التي تُركت على الثلج أن تُظهر الحيوانات التي مرت من خلاله، وكيف كانت تتحرك، وماذا كانت تفعل.

على مدى عقود، قام المتنزهون والصيادون والباحثون بدراسة هذه البصمات لمعرفة المزيد عن سلوك الحيوانات البرية. لكن العملية ليست موثوقة دائماً. فالثلج يمكن أن يتغير، والرياح يمكن أن تطمس التفاصيل، وتداخل المسارات يمكن أن يجعل من الصعب التعرف على الهوية. حتى المراقبون المدربون قد يغفلون عن أنماط مهمة.

‍

يسهّل التقدم التكنولوجي الآن تفسير هذه العلامات. على وجه الخصوص، يمكن استخدام الرؤية الحاسوبية، وهو فرع من الذكاء الاصطناعي يسمح للآلات بتحليل البيانات المرئية بدقة وسرعة، للكشف عن مسارات الحيوانات وفهمها. على سبيل المثال، يمكن تدريب نماذج مثل Ultralytics YOLO11 على اكتشاف الأشكال والأنماط في صور مسارات الحيوانات.

سنستكشف في هذا المقال كيفية الحفاظ على آثار الحيوانات في الثلوج، وما تكشفه عن الحياة البرية، وكيف تجعل الرؤية الحاسوبية عملية التتبع أكثر كفاءة.

أهمية آثار الحيوانات في الثلج

آثار الحيوانات هي انطباعات تتركها الحيوانات أثناء تحركها على الأسطح مثل الثلج أو التربة أو الطين. في ظروف الثلج المناسبة، غالبًا ما تحافظ هذه الآثار على تفاصيل أكثر وضوحًا، مثل علامات المخالب، ووسادات أصابع القدمين، والاختلافات بين القدم الأمامية والخلفية، والتي يصعب اكتشافها في التراب أو العشب. 

‍

بالإضافة إلى تحديد الأنواع، يمكن أن تخبر مسافات المسارات وترتيبها والاختلافات الدقيقة في المسارات الباحثين الكثير عن الحركة والسلوك والتفاعلات مع البيئة، مما يوفر للباحثين والمتنزهين وعشاق الحياة البرية رؤى قيمة حول نشاط الحيوانات.

فيما يلي بعض الميزات الرئيسية التي يبحث عنها الباحثون أثناء قراءة المسارات:

• الأقدام الأمامية مقابل الخلفية تعكس الاختلافات في الحجم والشكل بين الكفوف الأمامية والقدم الخلفية كيفية توزيع الحيوان لوزنه وتحركه في بيئته.
  
• بصمات الكف أو بصمات الحيوانات: يساعد المخطط العام للبصمة وحجمها في تحديد النوع الذي صنع الأثر.
  
• علامات المخالب: عادةً ما تُظهر آثار الكلاب، مثل آثار مخالب الذئاب والثعالب والكلاب، آثار مخالب، بينما لا تظهر آثار القطط، بما في ذلك القطط والقطط المنزلية أو القطط المنزلية والأسود الجبلية، إلا إذا كان الحيوان يركض أو يتحرك على أرض زلقة.
  
• نمط المسار: يمكن لترتيب المسارات أن يكشف عن سلوك الحيوان، حيث غالبًا ما تترك الذئاب والثعالب آثارًا مستقيمة، بينما تميل الكلاب الأليفة إلى التجول في مسار متعرج.
• المسافات وخطوط السحب: يختلف العرض بين المسارين الأيسر والأيمن (السحب) باختلاف الأنواع والمشية، ويمكن أن تشير التغيرات في السحب إلى سرعة الحركة أو الحذر، بينما توفر خطوط السحب من الذيول أو البطون أو الفرائس أدلة إضافية حول النشاط.

التعرف على آثار الحيوانات في الثلج 

يحكي كل أثر في الثلج جزءاً من قصة الحيوان. يمكن أن يكشف حجم وشكل كل أثر، والاختلافات بين الأقدام الأمامية والخلفية، ووجود أو عدم وجود علامات المخالب عن النوع والمشية وتوزيع الوزن. على سبيل المثال، غالبًا ما تترك الثعالب والذئاب البرية آثار مخالب مرئية، بينما لا تترك القطط البرية والأسود الجبلية عادةً آثارًا واضحة.

نادراً ما تظهر الآثار من تلقاء نفسها. فغالباً ما تضيف القرائن مثل روث الحيوانات أو قطع الفراء أو آثار الذيل أو مداخل العرين القريبة سياقاً مهماً. نظرًا لأن ظروف الثلوج وتداخل المسارات يمكن أن تطمس التفاصيل، يعتمد المتتبعون على عدة علامات معًا لبناء صورة أوضح. إن طريقة ترتيب المسارات على الثلج مفيدة بشكل خاص، فهي لا تسلط الضوء فقط على المكان الذي ذهب إليه الحيوان، بل على كيفية تحركه وتصرفه.

فيما يلي بعض أنماط مسارات الحيوانات الشائعة الموجودة في الثلج:

• القافزات: تندفع الأرانب والأرانب البرية ذات الأحذية الثلجية بأرجل خلفية قوية، تاركةً آثاراً خلفية كبيرة قبل الآثار الأمامية الأصغر حجماً. في الثلوج العميقة، تصنع الأرانب البرية ذات الأحذية الثلجية آثاراً طويلة بشكل خاص.
  
• المُحدِّدات: تقفز حيوانات ابن عرس والدلق والمنك وفأر المنك وفأر المسك إلى الأمام بكلتا قدميها الأمامية والخلفية معًا، لتشكل نمطًا متكررًا اثنين في اثنين.
  
• الظربان: تتحرك حيوانات الراكون والظربان والقنادس والنيص والدببة السوداء ببطء تاركةً آثاراً واسعة ذات مخالب واضحة.
  
• خطى مثالية: تضع الثعالب وذئاب القيوط أقدامها الخلفية في مكان استقرار أقدامها الأمامية تقريبًا، مما يخلق خطوطًا مستقيمة. تميل ذئاب القيوط إلى التنقل في مسارات مباشرة، بينما تتجول الكلاب الأليفة في خطوط متعرجة.

التحديات في تفسير آثار الحيوانات في الثلج

على الرغم من القرائن المختلفة المتعلقة بالآثار، إلا أن تعقب الحيوانات في الثلج يمكن أن يكون معقدًا. تؤثر ظروف الثلج على كيفية ظهور الآثار: فالثلج الطازج يحافظ على التفاصيل، بينما يمكن للثلج المتقشر أو الذائب أو الثلج المتساقط حديثاً أن يشوه الآثار أو يغطيها. 

يلعب الطقس أيضًا دورًا، حيث قد تؤدي الرياح وأشعة الشمس إلى طمس الحواف، ويمكن أن يؤدي تداخل المسارات من حيوانات متعددة إلى حدوث ارتباك. بالإضافة إلى ذلك، يضيف سلوك الحيوانات إلى عدم القدرة على التنبؤ. 

بعض الأنواع، مثل الظربان والدببة السوداء، تدخل في بيات شتوي، بينما تتحرك بعض الأنواع الأخرى بشكل غير منتظم أو تتبع آثارها. وفي الوقت نفسه، في الغابات، غالبًا ما تتقاطع مسارات الغزلان أو الموظ أو الأيائل مع الحيوانات الأصغر أو الحيوانات المفترسة، وتُستخدم علامات إضافية مثل الفضلات أو الفراء أو آثار الذيل لفهم الحركة والسلوك.

كيف يمكن استخدام الرؤية الحاسوبية للكشف عن مسارات الحيوانات

للتعامل مع تحديات تحليل آثار الحيوانات في الثلوج، بدأ الباحثون في اللجوء إلى أحدث التقنيات مثل الرؤية الحاسوبية. على سبيل المثال، يستكشفون نماذج الرؤية الحاسوبية التي يمكنها اكتشاف البصمات الفردية وتحديد مواقعها، وفصل المسارات المتداخلة، بل وتدريبها على مجموعات بيانات مخصصة للتعرف على السمات الخاصة بالأنواع مثل علامات المخالب وأنماط المشي.

على وجه التحديد، تدعم نماذج مثل Ultralytics YOLO11 مهام الرؤية الحاسوبية مثل اكتشاف الأجسام، والتي يمكن استخدامها لتحديد وتوطين آثار الأقدام الفردية، وتجزئة النماذج، والتي يمكنها فصل المسارات المتداخلة. من خلال تدريب نموذج مثل YOLO11 على مجموعة بيانات مخصصة من آثار أقدام الحيوانات، يمكن للباحثين تسهيل التعرف على الأنماط الخاصة بالأنواع، وتمييز المسارات المتداخلة، وتوليد نتائج أكثر اتساقاً من الملاحظة اليدوية.

الرؤية الحاسوبية والبحث في تحليل البصمة الحيوانية

والآن بعد أن رأينا كيف يمكن للرؤية الحاسوبية أن تتعقب آثار أقدام الحيوانات، دعونا نستعرض كيفية تطبيق هذه التقنية في أبحاث العالم الحقيقي.

من FIT إلى مجموعات البيانات المفتوحة

لسنوات، اعتمدت معظم دراسات آثار الأقدام على تقنية تحديد بصمات الأقدام (FIT). تعمل تقنية FIT من خلال وضع علامات على نقاط محددة على كل أثر قدم واستخدام هذه القياسات للتمييز بين الحيوانات. على الرغم من فعالية هذه العملية، إلا أنها بطيئة وتتطلب خبراء مدربين وليست عملية عندما تحاول تحليل آلاف الآثار في البرية.

وقد أظهرت دراسة حديثة عن نمور آمور في شمال شرق الصين كيف يمكن للتكنولوجيا المتطورة أن تحدد حتى الأفراد من آثار الأقدام على الثلوج، مما يوفر طريقة موثوقة وغير جراحية لمراقبة الحيوانات المفترسة المهددة بالانقراض. 

إلا أن الباحثين سلطوا الضوء أيضاً على محدوديتها: فهي تتطلب عمالة كثيفة ويصعب توسيع نطاقها. والأهم من ذلك أنهم أشاروا إلى أن الرؤية الحاسوبية يمكن أن تؤتمت هذه العملية في المستقبل، مما يقلل من الحاجة إلى القياسات اليدوية مع التعامل مع مجموعات بيانات أكبر بكثير.

وقد بدأ هذا التحول بالفعل مع مشاريع مثل OpenAnimalTracks، وهي مجموعة بيانات عامة تحتوي على آلاف من آثار الأقدام المصنفة من 18 نوعًا عبر الطين والرمال والثلوج. وبفضل موارد كهذه، يمكن تدريب نماذج الذكاء الاصطناعي المرئي على اكتشاف آثار الأقدام وتصنيفها تلقائيًا، مما يجعل مراقبة الحياة البرية أسرع وأكثر سهولة.

من خلال البناء على أسس تقنية FIT ودمجها مع مجموعات البيانات المفتوحة والرؤية الحاسوبية، تتجه أبحاث الحفظ نحو أنظمة قابلة للتطوير يمكنها تتبع الأنواع وحماية النظم البيئية - دون إزعاج الحيوانات نفسها.

الوجبات الرئيسية

تُظهر آثار الحيوانات في الثلج كيف تتحرك الحيوانات وتتصرف وتستخدم موائلها. تتطلب قراءتها يدويًا الصبر والخبرة، لكن الرؤية الحاسوبية تجعل العملية أكثر كفاءة. إن استخدام أدوات مثل YOLO11 إلى جانب المعرفة البشرية يجعل مراقبة الحياة البرية أكثر بساطة، ويساعد في جهود الحفاظ على البيئة، ويوفر بيانات مفيدة لحماية الأنواع.

انضم إلى مجتمعنا المتنامي! استكشف مستودع GitHub الخاص بنا لمعرفة المزيد عن الذكاء الاصطناعي. اكتشف الرؤية الحاسوبية في التصنيع والذكاء الاصطناعي في الخدمات اللوجستية من خلال زيارة صفحات الحلول الخاصة بنا. لبدء البناء باستخدام رؤية الكمبيوتر، اطلع على خيارات الترخيص لدينا.