Bilgisayarlı görme kullanarak kardaki hayvan izlerini analiz etme

Bu makalede ele alınan kavramları görsel olarak adım adım incelemek için aşağıdaki videoyu izle.

Diğer doğal yüzeyler gibi kar da yaban hayatı etkinliklerinin kaydını tutabilir. Örneğin karda bırakılan ayak izleri, hangi hayvanların geçtiğini, nasıl hareket ettiklerini ve ne yaptıklarını gösterebilir.

Yürüyüşçüler, avcılar ve araştırmacılar onlarca yıldır yaban hayvanlarının davranışları hakkında daha fazla bilgi edinmek için bu izleri inceliyor. Ancak bu süreç her zaman güvenilir değil. Kar yer değiştirebilir, rüzgâr ayrıntıları bulanıklaştırabilir ve üst üste binen izler tanımlamayı zorlaştırabilir. Eğitimli gözlemciler bile önemli örüntüleri gözden kaçırabilir.

Şekil 1. Taze karda korunmuş leopar ayak izleri. (Kaynak)

Teknolojik gelişmeler artık bu işaretleri yorumlamayı kolaylaştırıyor. Özellikle makinelerin görsel verileri doğruluk ve hızla analiz etmesini sağlayan bir AI dalı olan bilgisayarlı görü, hayvan izlerini tespit etmek ve anlamak için kullanılabilir. Örneğin Ultralytics YOLO11 gibi modeller, hayvan izlerinin görüntülerindeki şekilleri ve örüntüleri tespit etmek üzere eğitilebilir.

Bu makalede, karda hayvan izlerinin nasıl korunduğunu, yaban hayatı hakkında neler ortaya koyduğunu ve bilgisayarlı görünün iz sürmeyi nasıl daha verimli hâle getirdiğini inceleyeceğiz.

Kardaki hayvan izlerinin önemi#

Hayvan izleri, hayvanlar kar, toprak veya çamur gibi yüzeylerde hareket ederken bıraktıkları izlerdir. Uygun kar koşullarında bu izler, toprakta veya çimde tespit edilmesi daha zor olan pençe izleri, parmak yastıkları ve ön ve arka ayaklar arasındaki farklar gibi daha belirgin ayrıntıları çoğu zaman korur.

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

Türü belirlemenin ötesinde, izlerin aralığı, düzeni ve ince farklılıkları araştırmacılara hareket, davranış ve çevreyle etkileşimler hakkında çok şey anlatabilir; araştırmacılara, yürüyüşçülere ve yaban hayatı meraklılarına hayvan etkinlikleri hakkında değerli bilgiler sağlayabilir.

Araştırmacıların izleri incelerken aradığı temel özelliklerden bazıları şunlardır:

• Ön ve arka ayaklar: Ön patiler ile arka ayaklar arasındaki boyut ve şekil farklılıkları, 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 bıraktığını belirlemeye yardımcı olur.
• Pençe izleri: Çakallar, tilkiler ve köpekler gibi köpekgillerin izlerinde genellikle pençe izleri görülürken, vaşaklar, evcil kediler ve pumalar dâhil kedigillerin izlerinde, hayvan koşmadığı veya kaygan zeminde hareket etmediği sürece genellikle görülmez.
• İz örüntüsü: İzlerin düzeni hayvan davranışını ortaya çıkarabilir; çakallar ve tilkiler genellikle düz çizgiler hâlinde iz bırakırken evcil köpekler zikzaklı bir yol izleme eğilimindedir.
• Adım genişliği ve sürüklenme izleri: Sol ve sağ izler arasındaki genişlik (adım genişliği) türe ve yürüyüş biçimine göre değişir; adım genişliğindeki değişiklikler hareket hızını veya temkini gösterebilir. Kuyruklardan, karınlardan veya avlardan kaynaklanan sürüklenme izleri de etkinlik hakkında ek ipuçları sağlar.

Kardaki hayvan izlerini belirleme#

Kardaki her iz, bir hayvanın hikâyesinin bir bölümünü anlatır. Her izin boyutu ve şekli, ön ve arka ayaklar arasındaki farklar ve pençe izlerinin bulunup bulunmaması; türü, yürüyüş biçimini ve ağırlık dağılımını ortaya çıkarabilir. Örneğin tilkiler ve çakallar çoğu zaman belirgin pençe izleri bırakırken vaşaklar ve pumalar genellikle bırakmaz.

İzler nadiren tek başına görülür. Dışkı, kürk parçaları, kuyruk sürüklenme izleri veya yakındaki in girişleri gibi ipuçları çoğu zaman önemli bir bağlam sağlar. Kar koşulları ve üst üste binen patikalar ayrıntıları bulanıklaştırabildiğinden iz sürücüler daha net bir tablo oluşturmak için çeşitli işaretleri birlikte değerlendirir. İzlerin kar üzerindeki düzeni özellikle yararlıdır; yalnızca bir hayvanın nereye gittiğini değil, nasıl hareket ettiğini ve davrandığını da gösterir.

Karda bulunan bazı yaygın hayvan izi örüntüleri şunlardır:

• Sıçrayanlar: Tavşanlar ve kar tavşanları güçlü arka bacaklarıyla itiş alarak küçük ön ayak izlerinin önünde daha büyük arka ayak izleri bırakır. Derin karda kar tavşanları özellikle uzun izler oluşturur.
• Sıçrayarak ilerleyenler: Gelincikler, sansarlar, vizonlar ve misk sıçanları ön ve arka ayaklarını birlikte kullanarak ileriye sıçrar ve tekrarlanan ikili bir düzen oluşturur.
• Yavaş yürüyenler: Rakunlar, kokarcalar, kunduzlar, kirpiler ve kara ayılar yavaş hareket ederek belirgin pençe izleri bulunan geniş izler bırakır.
• Tam adım basanlar: Tilkiler ve çakallar arka ayaklarını neredeyse ön ayaklarının bastığı yere basarak düz çizgiler oluşturur. Çakallar genellikle doğrudan yollar boyunca ilerlerken evcil köpekler zikzaklar çizerek dolaşır.

Kardaki hayvan izlerini yorumlamanın zorlukları#

İzlerle ilgili çeşitli ipuçlarına rağmen karda hayvanların izini sürmek yine de karmaşık olabilir. Kar koşulları izlerin görünümünü etkiler: Taze kar ayrıntıları korurken kabuk bağlamış, eriyen veya yeni yağmış kar izleri bozabilir ya da örtebilir.

Hava durumu da rol oynar; rüzgâr ve güneş ışığı kenarları bulanıklaştırabilir, birden fazla hayvanın üst üste binen yolları ise karmaşaya neden olabilir. Bunların yanı sıra hayvan davranışları da öngörülemezliği artırır.

Kokarcalar ve kara ayılar gibi bazı türler kışın kış uykusuna yatar; diğerleri ise düzensiz hareket eder veya kendi izlerinin üzerinden yeniden geçer. Bu sırada ormanlarda geyik, sığın veya elk izleri çoğu zaman daha küçük hayvanların ya da yırtıcıların izleriyle kesişir; hareketi ve davranışı anlamak için dışkı, kürk veya kuyruk sürüklenme izleri gibi ek işaretlerden yararlanılır.

Hayvan izlerini tespit etmek için bilgisayarlı görü nasıl kullanılabilir?#

Araştırmacılar, karda hayvan izlerini analiz etmenin zorluklarını aşmak için bilgisayarlı görü gibi son teknoloji çözümlere başvurmaya başlıyor. Örneğin tek tek izleri tespit edip konumlandırabilen, üst üste binen izleri ayırabilen ve pençe izleri ile yürüyüş örüntüleri gibi türe özgü özellikleri tanımak üzere özel veri kümeleri üzerinde eğitilebilen bilgisayarlı görü modellerini araştırıyorlar.

Özellikle Ultralytics YOLO11 gibi modeller, tek tek pati izlerini belirlemek ve konumlandırmak için kullanılabilen nesne algılama ile üst üste binen izleri ayırabilen örnek segmentasyonu gibi bilgisayarlı görü görevlerini destekler. YOLO11 gibi bir model, hayvan ayak izlerinden oluşan özel bir veri kümesiyle eğitilerek türe özgü örüntülerin tanınması, üst üste binen izlerin ayırt edilmesi ve manuel gözlemden daha tutarlı sonuçlar elde edilmesi kolaylaştırılabilir.

Bilgisayarlı görü ve hayvan ayak izi analizi araştırmaları#

Bilgisayarlı görünün hayvan ayak izlerini izlemek için nasıl kullanılabildiğini gördüğümüze göre, şimdi bu teknolojinin gerçek dünyadaki araştırmalarda nasıl uygulandığına bakalım.

FIT'ten açık veri kümelerine#

Ayak İzi Tanımlama Teknolojisi (FIT), yıllardır ayak izi çalışmalarının çoğunda kullanılıyor. FIT, her ayak izinde belirli noktaları işaretleyerek ve bu ölçümleri hayvanları birbirinden ayırmak için kullanarak çalışır. Etkili olsa da süreç yavaştır, eğitimli uzmanlar gerektirir ve doğada binlerce izi analiz etmeye çalışırken pratik değildir.

Kuzeydoğu Çin'deki Amur kaplanları üzerine yakın zamanda yapılan bir çalışma, FIT'in karda bulunan ayak izlerinden bireyleri bile belirleyebildiğini göstererek nesli tükenme tehlikesi altındaki yırtıcıları izlemek için güvenilir ve müdahaleci olmayan bir yöntem sundu.

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

Ancak araştırmacılar sınırlamalarını da vurguladı: süreç emek yoğun ve ölçeklendirilmesi zor. Önemli olarak, bilgisayarlı görünün gelecekte bu süreci otomatikleştirebileceğini; manuel ölçüm ihtiyacını azaltırken çok daha büyük veri kümelerini işleyebileceğini belirttiler.

Bu değişim, çamur, kum ve kar üzerinde 18 türe ait binlerce etiketlenmiş ayak izi içeren herkese açık bir veri kümesi olan OpenAnimalTracks gibi projelerle şimdiden başlıyor. Bunun gibi kaynaklar sayesinde vision AI modelleri ayak izlerini otomatik olarak tespit edip sınıflandırmak üzere eğitilebilir; böylece yaban hayatı izleme daha hızlı ve erişilebilir hâle gelir.

Şekil 4. OpenAnimalTracks veri kümesine genel bakış (Kaynak)

FIT'in temelleri üzerine inşa edilip bunlar açık veri kümeleri ve bilgisayarlı görüyle birleştirildiğinde koruma araştırmaları, hayvanları hiç rahatsız etmeden türleri izleyebilen ve ekosistemleri koruyabilen ölçeklenebilir sistemlere doğru ilerliyor.

Önemli çıkarımlar#

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 hâle getirir. Ultralytics YOLO11 gibi araçları insan bilgisiyle birlikte kullanmak, yaban hayatı izlemeyi daha düzenli hâle getirir, koruma çalışmalarına yardımcı olur ve türleri korumak için yararlı veriler sağlar.

Büyüyen topluluğumuza katıl! Yapay zekâ hakkında daha fazla bilgi edinmek için GitHub depomuzu keşfet. Çözüm sayfalarımızı ziyaret ederek üretimde bilgisayarlı görüyü ve lojistikte yapay zekâyı keşfet. Bilgisayarlı görüyle geliştirmeye başlamak için lisanslama seçeneklerimize göz at.