飼養豬臉部識別（豬臉識別來了破解養殖戶看動物）

2023-08-12 21:34:09

在大規模養殖快速發展的今天，如何在成千上萬隻養殖規模下，精準地管理每一隻動物，動物面部識別技術的進步，或許是關鍵一環。

近日，記者從中國農業科學院獲悉，該院農業信息研究所機器視覺與農業機器人創新團隊在動物面部智能識別方面取得新進展，獲得了更加精準的動物面部識別能力，研究成果發表在《圖像處理會刊 (IEEE Transactions on Image Processing) 》上。

科研人員現場採集圖像。中國農科院供圖

在豬群中找到特別的那隻

如何在數百上千頭的牛群、成千上萬隻的豬群中，發現特定的個體？在規模化的養殖中，因防疫、標準化飼餵等原因，這種精準識別的要求越來越迫切。

然而，只有少數經過特殊訓練，或者長時間和動物打交道的人，才能區分不同的動物。

團隊負責人、農科院信息所農業信息技術事業部主任柴秀娟介紹，在前期的調查中，曾有養殖場的工人告訴她，其實人是可以分辨動物的，他們甚至能看出來哪只豬長得好看，依據各有不同，可能是某隻豬的鼻子長得特別標準、秀氣等。「但大多數人不具備這樣的能力，面對動物，還是會臉盲。」柴秀娟說。

在傳統的小農戶養殖模式下，對動物「臉盲」並不是什麼重要的問題，但在規模化養殖的時代，精準管理的需求越來越高，怎樣破解「臉盲」的問題，了解每一隻動物的實時變化？「我們的研發，主要是為了滿足現代化養殖中精準管理的需求，尤其是生豬養殖中對母豬的管理，以及牧場中奶牛養殖的個體化管理等。」柴秀娟說。

精準管理的過去與未來

在動物面部識別技術出現之前，規模化的養殖場如何實現精準管理呢？

柴秀娟介紹，在過去，大型養殖場主要依靠物理侵入的方式，管理不同的個體，比如剪耳標或植入電子耳標的方式，這種方式容易造成動物感染或其他應激反應，而且成本比較高。

隨著人臉識別技術的普及，每個人的手機上，至少有一種可以人臉解鎖、人臉識別的軟體。如今，技術的邊界正在不斷拓寬，動物面部識別技術亦是如此。

現有的動物面部識別技術，多是基於一張圖像去進行身份對比，「這種方式，信息有限，而且，更關鍵的問題是，人會配合鏡頭，動物不會。」柴秀娟說。

為此，科研人員試圖尋找一種準確性更高的動物面部識別技術，「和圖片識別不同，我們使用一段視頻做識別，其實也可以認為，用多張圖片，一起對動物的身份做一個刻畫，以便在識別時，得到更加準確的結果。」

深度學習的識別邏輯

認識一隻特殊的豬，究竟要靠哪些特徵？

柴秀娟介紹，新技術採用的識別邏輯，主要根據動物整個面部的紋理特徵，尤其是眼睛、鼻子周圍等關鍵部位的深度特徵，通過深度學習的技術，實現精準識別。

科研人員採集動物圖像。中國農科院供圖

「我們通過特徵的可視化最終發現，眼睛、鼻子周圍的部分特徵，是諸多特徵中的重點，在識別動物身份的時候，這些特徵權重更高，」柴秀娟說，「動物面部識別是通過深度特徵提取和匹配算法來實現身份的對應，熟練的養殖員，則通過各自不同的感官和喜好去判斷，兩者的根本邏輯不同，但有時候，卻又會出現奇妙的對應。」

和人類不同，豬、牛等動物，生長速度很快，尤其是現代化養殖的品種，比傳統品種更快，一隻豬從出生開始，六個月內可以長到兩三百斤，相貌必然大變，動物面部識別技術，可以適應豬的生長速度嗎？對此，柴秀娟介紹，「在識別的技術流程中，這個問題不難解決，身份對比的集合，在識別的過程，也在動態更新，相當於一直在追蹤它的成長。」

豬臉識別能做什麼？

精準識別動物，告別人對動物的「臉盲」，到底有何作用？

柴秀娟介紹，動物臉部識別技術的應用前景非常廣泛，「新技術通過大量信息，建立起動物個性化的模型，它所集納和關聯的信息非常多，比如基本的身體數據、飲水量、進食量、體溫、運動量等，這些信息，不僅可以幫助養殖者準確地認識每一隻動物，還可以精準地掌握它的所有狀態。」

防疫是規模化養殖中最重要的環節之一，而在防疫過程中，儘早發現動物疫病，是降低損失、甚至把疫病扼殺在源頭的關鍵，柴秀娟介紹，「精準識別在防疫方面，有非常重要的意義。」

此外，動物臉部識別，可以讓養殖者隨時掌握動物的飲食情況，「對精準飼喂，保障肉蛋奶產品的生產和供給，也有非常大幫助。」柴秀娟說。

新京報記者 周懷宗

編輯 張樹婧 校對 劉軍