Bilgisayarlı görü kullanarak kardaki hayvan izlerini analiz etme

Bu makalede ele alınan kavramların görsel bir anlatımı için aşağıdaki videoyu izle.

Kar, diğer doğal yüzeyler gibi, yaban hayatı faaliyetlerinin bir kaydını oluşturabilir. Örneğin, karda bırakılan ayak izleri, hangi hayvanların geçtiğini, nasıl hareket ettiklerini ve neler yaptıklarını gösterebilir.

Onlarca yıldır doğa yürüyüşçüleri, avcılar ve araştırmacılar, yaban hayvanlarının davranışları hakkında daha fazla bilgi edinmek için bu izleri incelemişlerdir. Ancak süreç her zaman güvenilir değildir. Kar kayabilir, rüzgar detayları bulanıklaştırabilir ve birbirinin üzerine binen izler tanımlamayı zorlaştırabilir. Eğitimli gözlemciler bile önemli desenleri gözden kaçırabilir.

Şekil 1. Taze kar üzerinde korunmuş leopar ayak izleri. (Kaynak)

Teknolojik gelişmeler artık bu işaretlerin yorumlanmasını kolaylaştırıyor. Özellikle makinelerin görsel verileri doğruluk ve hızla analiz etmesini sağlayan bir yapay zeka dalı olan computer vision, hayvan izlerini tespit etmek ve anlamak için kullanılabilir. Örneğin Ultralytics YOLO11 gibi modeller, hayvan izi görsellerindeki şekilleri ve kalıpları tespit etmek üzere eğitilebilir.

Bu makalede, karda hayvan izlerinin nasıl korunduğunu, yaban hayatı hakkında neler ortaya çıkardıklarını ve bilgisayarlı görünün takibi nasıl daha verimli hale getirdiğini keşfedeceğiz.

Karda hayvan izlerinin önemi#

Hayvan izleri; kar, toprak veya çamur gibi yüzeylerde hayvanlar hareket ederken bırakılan izlerdir. Doğru kar koşullarında bu baskılar; pençe izleri, parmak yastıkları ve ön ile arka ayaklar arasındaki farklar gibi, toprak veya çimen üzerinde tespit edilmesi daha zor olan daha keskin detayları genellikle korur.

Şekil 2. Farklı yüzeylerdeki hayvan ayak izleri. (Kaynak)

Türleri tanımlamanın ötesinde, izlerin aralığı, düzeni ve ince varyasyonları; araştırmacılara hareket, davranış ve çevre ile etkileşimler hakkında çok şey anlatabilir ve araştırmacılara, doğa yürüyüşçülerine ve yaban hayatı meraklılarına hayvan faaliyetlerine dair değerli bilgiler sunar.

İşte araştırmacıların izleri okurken aradığı temel özelliklerden bazıları:

• Ön ve arka ayaklar: Ön patiler ve arka ayaklar arasındaki boyut ve şekil farkları, bir hayvanın ağırlığını nasıl dağıttığını ve çevresinde nasıl hareket ettiğini yansıtır.
• Pati izleri veya hayvan izleri: Bir izin genel dış hatları ve boyutu, izi hangi türün yaptığını belirlemeye yardımcı olur.
• Pençe izleri: Çakallar, tilkiler ve köpekler gibi köpek türlerinin izleri genellikle pençe izlerini gösterir; oysa vaşaklar, evcil veya sokak kedileri ve dağ aslanları dahil olmak üzere kedi türlerinin izleri, hayvan koşmadığı veya kaygan zeminde hareket etmediği sürece genellikle pençe izi göstermez.
• İz düzeni: İzlerin dizilişi animal behavior hakkında ipuçları verebilir; çakallar ve tilkiler genellikle düz hatlı patikalar bırakırken evcil köpekler zikzaklı bir yolda dolaşma eğilimindedir.
• Açıklık ve sürükleme hatları: Sol ve sağ izler arasındaki genişlik (açıklık), türe ve yürüyüş tarzına göre değişir ve açıklıktaki değişiklikler hareket hızına veya temkinliliğe işaret edebilir; kuyruklardan, karın bölgelerinden veya avlardan gelen sürükleme hatları ise faaliyet hakkında ek ipuçları sağlar.

Karda hayvan izlerini tanımlama#

Kardaki her iz, bir hayvanın hikayesinin bir parçasını anlatır. Her izin boyutu ve şekli, ön ve arka ayaklar arasındaki farklar ve pençe izlerinin varlığı veya yokluğu; türü, yürüyüş tarzını ve ağırlık dağılımını ortaya çıkarabilir. Örneğin, tilkiler ve çakallar genellikle görünür pençe izleri bırakırken, vaşaklar ve dağ aslanları genellikle bırakmaz.

İzler nadiren tek başlarına görünür. Dışkı, kürk parçaları, kuyruk izleri veya yakındaki in girişleri gibi ipuçları genellikle önemli bağlamlar ekler. Kar koşulları ve üst üste binen izler detayları bulanıklaştırabileceğinden, iz sürücüler daha net bir resim oluşturmak için birkaç işarete birlikte güvenirler. İzlerin kar üzerindeki düzenlenme biçimi, sadece hayvanın nereye gittiğini değil, nasıl hareket ettiğini ve davrandığını da vurguladığı için özellikle yararlıdır.

İşte karda bulunan bazı yaygın hayvan izi desenleri:

• Sıçrayanlar: Tavşanlar ve kar ayakkabılı tavşanlar, güçlü arka bacaklarıyla iterek daha küçük ön izlerin önünde büyük arka izler bırakırlar. Derin karda, kar ayakkabılı tavşanlar özellikle uzun izler yaparlar.
• Sıçrayarak ilerleyenler: Sansarlar, vizonlar ve misk sıçanları; hem ön hem de arka ayaklarını birlikte ileri atlayarak tekrarlayan bir iki-ikili desen oluştururlar.
• Yürüyenler: Rakunlar, kokarcalar, kunduzlar, oklu kirpiler ve kara ayılar yavaş hareket ederek, görünür pençe izleri olan geniş izler bırakırlar.
• Mükemmel adımlayıcılar: Tilkiler ve çakallar, arka ayaklarını neredeyse ön ayaklarının bastığı yere koyarak düz çizgiler oluştururlar. Çakallar doğrudan yollarda ilerleme eğilimindeyken, evcil köpekler zikzaklar çizerek dolaşırlar.

Karda hayvan izlerini yorumlamadaki zorluklar#

İzlerle ilgili çeşitli ipuçlarına rağmen, karda hayvanları takip etmek yine de karmaşık olabilir. Kar koşulları izlerin nasıl göründüğünü etkiler: taze kar detayları korurken, buzlanmış, eriyen veya yeni yağmış kar izleri bozabilir veya kapatabilir.

Hava durumu da bir rol oynar; rüzgar ve güneş ışığı kenarları bulanıklaştırabilir ve birden fazla hayvandan gelen üst üste binen yollar kafa karışıklığı yaratabilir. Bunun ötesinde, hayvan davranışı da öngörülemezliği artırır.

Kokarcalar ve kara ayılar gibi bazı türler kışın kış uykusuna yatarken, diğerleri düzensiz hareket eder veya kendi izlerini geri takip eder. Bu arada ormanlarda geyik, sığın veya elk izleri genellikle daha küçük hayvanların veya avcıların izleriyle kesişir ve hareket ile davranışları anlamak için dışkı, kürk veya kuyruk izleri gibi ek işaretler kullanılır.

Bilgisayarlı görü, hayvan izlerini tespit etmek için nasıl kullanılabilir?#

Kardaki hayvan izlerini analiz etmenin zorluklarıyla başa çıkmak için araştırmacılar bilgisayarlı görü gibi son teknolojiye yönelmeye başlıyor. Örneğin, tekil izleri tespit edip konumlandırabilen, üst üste binen izleri ayırabilen ve hatta pençe izleri ile yürüyüş desenleri gibi türe özgü özellikleri tanımak için özel datasets üzerinde eğitilebilen bilgisayarlı görü modellerini keşfediyorlar.

Özellikle, Ultralytics YOLO11 gibi modeller, bireysel patiska izlerini tanımlamak ve konumlandırmak için kullanılabilen nesne tespiti ve örtüşen izleri ayırabilen örnek bölütleme gibi computer vision tasks destekler. YOLO11 gibi bir modeli hayvan ayak izlerinden oluşan özel bir veri seti üzerinde eğiterek araştırmacılar türe özgü kalıpları tanımayı, örtüşen izleri ayırt etmeyi ve manuel gözleme kıyasla daha tutarlı sonuçlar üretmeyi kolaylaştırabilir.

Bilgisayarlı görü ve hayvan ayak izi analizi üzerine araştırmalar#

Bilgisayarlı görünün hayvan ayak izlerini nasıl takip edebileceğini gördüğümüze göre, bu teknolojinin gerçek dünya araştırmalarında nasıl uygulandığına bir göz atalım.

FIT'ten açık veri kümelerine#

Yıllardır çoğu ayak izi çalışması Ayak İzi Tanımlama Teknolojisine (FIT) dayanmıştır. FIT, her ayak izindeki belirli noktaları işaretleyerek ve bu ölçümleri hayvanları birbirinden ayırmak için kullanarak çalışır. Etkili olsa da, süreç yavaştır, eğitimli uzmanlar gerektirir ve vahşi doğada binlerce izi analiz etmeye çalışırken pratik değildir.

Kuzeydoğu Çin'deki Amur tigers üzerine yapılan son çalışma, FIT'in karda bulunan ayak izlerinden bireyleri bile nasıl tanımlayabileceğini göstererek nesli tükenmekte olan yırtıcıları izlemek için güvenilir, müdahaleci olmayan bir yol sundu.

Şekil 3. Karda kaplan ayak izleri. (Kaynak: sciencedirect.com)

Ancak araştırmacılar, bunun sınırlamalarını da vurguladılar: emek yoğundur ve ölçeklendirilmesi zordur. Önemli bir nokta olarak, bilgisayarlı görünün bu süreci gelecekte otomatikleştirebileceğini, manuel ölçümlere olan ihtiyacı azaltırken çok daha büyük veri kümelerini işleyebileceğini belirttiler.

Bu değişim, çamur, kum ve kar üzerinde 18 türden binlerce etiketlenmiş ayak izini içeren halka açık bir veri seti olan OpenAnimalTracks gibi projelerle şimdiden başlıyor. Bunun gibi kaynaklarla, görsel yapay zeka modelleri ayak izlerini otomatik olarak tespit etmek ve sınıflandırmak üzere eğitilebilir, böylece wildlife monitoring daha hızlı ve daha erişilebilir hale gelir.

Şekil 4. OpenAnimalTracks veri setine bir bakış (Kaynak)

FIT'in temelleri üzerine inşa ederek ve bunları açık veri setleri ile bilgisayarlı görüyle birleştirerek, conservation research hayvanların kendilerini hiçbir zaman rahatsız etmeden türleri takip edebilen ve ekosistemleri koruyabilen ölçeklenebilir sistemlere doğru ilerliyor.

Öne çıkanlar#

Kardaki hayvan izleri, hayvanların nasıl hareket ettiğini, davrandığını ve yaşam alanlarını nasıl kullandığını gösterir. Bunları elle okumak sabır ve deneyim gerektirir, ancak bilgisayarlı görü süreci daha verimli hale getirir. İnsan bilgisiyle birlikte Ultralytics YOLO11 gibi araçları kullanmak, yaban hayatı izlemeyi daha düzenli hale getirir, koruma çabalarına yardımcı olur ve türleri korumak için faydalı veriler sağlar.

Büyüyen community topluluğumuza katıl! Yapay zeka hakkında daha fazla bilgi edinmek için GitHub repository deponu incele. Çözüm sayfalarımızı ziyaret ederek computer vision in manufacturing ve AI in logistics alanlarını keşfet. Computer vision ile geliştirmeye başlamak için licensing options seçeneklerimize göz at.