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使用Ultralytics YOLOv8监测动物行为

Abirami Vina

6 分钟阅读

2024年5月30日

了解如何使用Ultralytics YOLOv8 模型监控动物行为,以提高牲畜福利、疾病检测和农场管理效率。

据联合国预测,到 2050 年,全球人口将达到96 亿。随着世界人口的增长,我们发现自己正在转向农业深度学习等先进技术,以创造可持续的农业解决方案。计算机视觉算法,如 Ultralytics YOLOv8等计算机视觉算法可以发挥巨大作用,尤其是在监测动物行为方面。利用计算机视觉收集的洞察力可以帮助农民简化管理和照料牲畜的方式。在本文中,我们将深入探讨YOLOv8 如何改变动物监测方式!

利用基于视觉的动物监测改善动物福利

关注牲畜是确保它们健康的关键。但是,由于需要监控和注意的动物数量庞大,这可能很难做到。人工智能(AI)通过使用先进的计算机视觉技术来观察和分析动物行为,为动物监控提供了帮助。像YOLOv8 这样的算法可以实时track 动物,并提供准确的数据,而无需侵入式传感器或标签。 

它可用于农场、动物园和研究机构,以发现疾病、压力或不适的早期迹象,从而实现更快的护理。我们还可以监测动物的喂养习惯、社交互动和活动水平。例如,考虑使用计算机视觉识别奶牛是站立、坐着还是行走的镜头。

图 1.使用Ultralytics YOLOv8 监控奶牛的行为和位置。

通过密切监测奶牛的姿势,农民可以了解很多关于奶牛的信息。如果一头通常站立或行走较多的奶牛突然坐着的时间变长,这可能表明存在健康问题。通过持续的动物行为监测,农民可以确保他们的牲畜健康,并在出现异常情况时迅速干预。他们可以为动物创造一个更健康、更高效的环境,最终改善它们的福祉并降低劳动力成本。

动物监测中人工智能与传统方法的对比

传统的动物监测方法通常依赖于人工观察和侵入式传感器,例如 RFID 标签,该标签使用射频以无线方式传输数据,以进行动物识别和跟踪。但是,这些方法可能耗时、费力,有时还会给动物带来压力。此外,这些标签通常价格昂贵,并且很容易从动物身上掉落并损坏。这些问题导致农民遭受巨大损失。例如,美国蒙大拿州的一个牧场有 17,000 只动物(全部带有 RFID 标签),据 406 Bovine 的创始人 Bryan Elliott 在 AgUpdate 的一篇文章中指出,该牧场一年内损失了大约 1,000 个标签。

相比之下,用于动物监测的计算机视觉解决方案提供了一种非侵入性的自动化解决方案,具有许多优点。假设一种动物患有传染病,并且必须将其隔离以防止疾病传播给其他动物。使用计算机视觉,我们可以连续监测动物,而无需打扰它。我们可以快速监测其健康状况的变化,并更快地给予正确的护理。它还有助于检查治疗是否有效,并确保疾病不会传播到畜群的其余部分。

图 2. 使用计算机视觉监测猪。

以下是使用计算机视觉分析动物行为的一些主要优势

  • 提高检测疾病或压力早期迹象的准确性。
  • 不干扰自然行为的持续监控。
  • 显著降低劳动力和运营成本。
  • 可据此采取行动,改善动物福利和农场生产力。

YOLOv8 如何用于监测动物行为

您可以使用YOLOv8 track 喂食模式、运动、社交互动等。YOLOv8 擅长物体检测、物体跟踪和姿势估计 等关键计算机技术。 

让我们更详细地了解这些计算机视觉任务:

  • 物体检测:物体检测用于识别和标记单个图像或视频帧中的不同物体。
  • 物体跟踪:物体跟踪用于track 视频中多个帧中移动的已识别物体。
  • 姿势估计 :姿势估计 用于确定图像或视频中物体或身体部位的准确位置和方向。
图 3.使用YOLOv8 估算老虎的姿势。

通过这些任务,YOLOv8 为监控和分析动物行为提供了强大的功能。通过目标检测,YOLOv8 可以识别和classify 动物群中的单个动物,以监控其活动。然后,使用YOLOv8 进行对象跟踪可以帮助持续跟踪每只动物在不同时间段内的移动情况。

通过与姿势估计 相结合,YOLOv8 可以对动物的身体状况和行为进行详细分析。农场主可以监控每只动物的进食、行走或休息时间。这有助于发现行为上的任何变化,如运动减少或进食习惯改变,这可能预示着健康问题。 

图 4.使用YOLOv8 计数山羊部落的示例。

有关如何在各种任务中使用YOLOv8 的更多详情,请访问Ultralytics 指南。

农民的一天生活:使用人工智能进行动物监测

为了让您了解 AI 动物监测能够给农民的生活带来多大的改变,让我们一起来看看融入 AI 的一天。 

图 5. AI 可以改变农民的日常生活。

早上,农民可以在平板电脑上查看他们的动物监控系统。谷仓和田野中的摄像头会在夜间分析牲畜,并提供每只动物的健康、行为和活动报告。系统会提醒农民注意一头出现跛行迹象的奶牛,他可以及时照顾这头奶牛。 

白天,计算机视觉系统持续监控动物,根据对每只动物饮食习惯和身体状况的实时观察,调整自动喂食量。农民远程监控畜群,接收摄像头检测到的任何异常活动或遇险迹象的通知。晚上,农民会查看数据,为第二天做计划。 

人工智能还能通过分析数据中的趋势和模式,帮助农场主做出更好的决策。机器学习可用于提出最佳饲喂计划,及早发现潜在的健康问题,甚至建议做出改变,以提高农场的整体效率和生产力。随着ChatGPT 最新版本GPT-4o 等技术的出现,人工智能甚至有可能成为农场主的得力助手。

兽医实践及其他领域中的人工智能

基于计算机视觉的动物监测正在对农业以外的多个行业产生重大影响。在野生动物保护领域,它有助于track 动物、研究它们的行为,并通过实时监控和警报防止偷猎。例如,总部位于英国的非营利组织 "保护人工智能"(Conservation AI)利用计算机视觉实时detect 穿山甲和犀牛等濒危物种面临的威胁。他们的人工智能摄像机部署在世界各地,帮助保护主义者迅速采取行动,打击偷猎和其他危险。此外,Google DeepMind 的 AlphaGo正被用于分析坦桑尼亚塞伦盖蒂国家公园的数百万张图像,以识别和计算动物数量。从这些图像中获得的洞察力有助于保护主义者更好地了解种群动态。

图 6. 用于野生动物保护的动物目标检测。

同样,研究机构使用计算机视觉来更精确、更少干扰地观察动物的行为和健康。研究人员可以收集有价值的数据和见解,以制定更好的保护策略。在宠物护理方面,人工智能驱动的健康监测工具和智能产品(如自动喂食器和互动玩具)可以改善宠物的健康和参与度。 

动物园和水族馆利用计算机视觉监控动物福利,detect 疾病或压力迹象,并通过互动展品增强游客体验。兽医诊所中的人工智能可帮助更有效地监测动物健康状况,从而改进诊断和治疗。在动物运输中,计算机视觉可通过监测压力水平和确保遵守法规来帮助确保动物的福利。总体而言,人工智能支持的动物监测可以在这些领域更好地照顾动物。

与人工智能驱动的动物追踪相关的挑战

尽管人工智能驱动的动物追踪具有诸多优势,但在实施此类解决方案时也存在挑战。其中一个主要挑战是在农场上设置先进的计算机视觉系统的初始成本。购买和安装必要的设备可能非常昂贵,这对于农民,尤其是小规模农民来说,可能是一个很大的障碍。他们可能需要财政援助或激励措施来采用这些新技术。

另一个问题是农村地区缺乏良好的互联网连接。可靠的互联网连接对于通过云处理数据和远程监控至关重要。如果没有可靠的连接,农民可能难以使用基于云的实时监控和数据分析系统。边缘计算解决方案可以通过在本地处理数据而无需云连接来解决此问题。 

数据隐私和安全也是主要问题。随着在精准农业中收集和共享越来越多的数据,农民需要确保他们的信息免受未经授权的访问和滥用。需要更严格的法规和行业标准来保护农民的数据并解决这些隐私和安全问题。

利用YOLOv8让农业生产更轻松

虽然人工智能无法取代农民的实践经验,但它可以在我们如何看管牲畜方面发挥重要作用。利用最新的Ultralytics YOLOv8 模型等工具,农民可以了解到很多关于牲畜行为、饮食和整体健康的信息。他们可以更轻松地管理农场,更好地照顾牲畜。未来的人工智能一体化农业将是智能、高效和可持续的。

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