ノースウェスタン大学がサルの顔認識論文を公開、10種類の動物の顔データセットを公開

顔認識がますます成熟するにつれて、研究者はこの技術を動物研究に拡張し始めています。最近、ノースウェスタン大学の研究チームが提案した「サルの顔認識技術」は、ゴールデンモンキーを識別するだけでなく、それがどのサルであるかを識別することができます。これはゴールデンモンキーの保護にとって非常に重要です。

中国の四川省、陝西省、甘粛省の山林の奥深くに、その毛皮が金色であることから「金猿」と呼ばれる希少種が生息している。

しかし、その美しい毛皮のために、ゴールデンモンキーの家族は密猟者の標的になっています。また、伐採や埋め立てのための森林伐採など人間の生産活動もゴールデンモンキーの生存に深刻な影響を与え、絶滅の危機に瀕しています。

1980年代から1990年代にかけて、ゴールデンモンキー個体群の保護が関係部門の注目を集め、さまざまな研究や保護対策が次々と打ち出された。これは、地域の種と生態学的バランス、そして地球規模の生物多様性を維持する上で戦略的に重要です。

AI の助けを借りてすべてのゴールデン モンキーを知りましょう

関係部門の推計によると、秦嶺山脈には現在約39群の野生のゴールデンモンキーが生息しており、総数は約5,000頭で、国宝のジャイアントパンダに次ぐスター種といえる。

西北大学のゴールデンモンキー研究チームは、長年にわたって秦嶺山脈のゴールデンモンキーの野外追跡研究を行ってきました。

数は少ないとはいえ、ゴールデンモンキーの研究は困難が多い。ゴールデンモンキーの多くは山中の密林に生息しているため、その生息環境は隠されて発見されにくく、また人間の接近に非常に敏感で近づきにくいため、ゴールデンモンキーについては未だ不明な点が多い。 。

野生のゴールデンモンキーを正確に、迅速に、そして損傷なく個別に識別し、これに基づいてさらなる保護と研究作業を実行する方法は、世界中の動物学者が長年にわたって解決したいと熱望してきた問題です。

なぜ個人識別が必要なのでしょうか？チームの李宝国教授は次のように説明した。「動物の行動を研究する上で、正確な個体識別は重要なステップです。個体を明確に識別することによってのみ、個体の行動を長期間観察し、社会的行動を分析することができます。」

以前は、チームは純粋に手動による観察に依存しており、毎日早く出発して遅く戻り、観察時間は最大 10 時間に及んでいました。ゴールデンモンキーの場合、少なくとも600時間の観察が必要です。

近年、人工知能技術の発展に伴い、チームは最先端の技術にも対応し、コンピューターサイエンス分野の専門家と協力し、AI技術を使用して動物AI研究チームを結成し、動物AIの問題を解決しています。ゴールデンモンキーの個体識別を迅速かつ正確に識別します。

木の上のサルは誰ですか?猿の顔認識が教えてくれる

ゴールデンモンキーの種の特徴に関する長年の研究成果をもとに、ノースウェスタン大学のゴールデンモンキー研究チームは、ニューラルネットワークの原理を利用して、注意メカニズムを備えたディープニューラルネットワークモデルを提案し、動物を用いた自動顔検出と認識を実現する初の動物個体認識システムであるTri-AIシステムを開発しました。ビデオまたは写真と追跡。

動物を識別および監視する従来の方法は、通常、マーキング、色、傷跡、または焼印、入れ墨、染色、バンディング、無線首輪、遺伝子マーカーなどの動物の人工的なマーキングなど、個々の動物の特徴に依存しています。

前者は特定の種の特性に限定されており、種を超えて使用するのは困難ですが、後者はコストがかかるだけでなく、動物に一定のリスクをもたらすため、絶滅危惧種には適用できません。

これらの従来の方法とは異なり、Tri-AI システムは、「観察者の干渉なしに、理想的な条件下で」野生個体の正確な識別と継続的な追跡およびサンプリングの機能を実現します。そして、このシステムは、ミーアキャット、ライオン、レッサーパンダ、トラなど、複数の種に拡張可能であることが証明されています。

Tri-AI システムの提案により、動物の個体データ分析の効率が大幅に向上し、動物研究に新たな道が開かれ、野生動物の保護とインテリジェントな管理の実現に向けた信頼できる技術サポートが提供されました。

現在、この研究は応用・推進の段階に入っています。一方で、「動物個体識別」システム（V1.0）の開発は当初完了しており、多くの秦嶺ゴールデンモンキー分布地域で複数の個体群と数千の個体を識別および記録するために使用されており、個別の秦嶺ゴールデンモンキーの情報リポジトリ作業を開始。

一方、この取り組みはアプリケーション業界と範囲をさらに拡大し、野生と飼育下の動物を識別するさまざまなアプリケーションシナリオとニーズを組み合わせ、パーソナライズされた識別機能の研究開発を実施し、正確な動物に基づいた動物保護を実現します。識別、給餌、飼育、研究の細心の注意を払っています。

41 種の霊長類、100,000 枚を超える画像でトレーニング

このシステムの機能を実現するには、大量のデータを提供して学習させることが最も重要です。

報道によると、彼らが使用したトレーニング データは、41 種の霊長類の 102,399 枚の画像 (個体数の合計は 1,040 人)、テスト セットは 6,562 枚の画像 (4 種の肉食動物と 91 個体を含む) でした。

すべての画像は携帯電話または一眼レフカメラで撮影されており、比較的解像度が高く、遮蔽物がほとんどなく鮮明な顔画像が得られます。画像内の各個人の身元はわかっています。つまり、誰が1番の猿で誰が2番の猿なのかはあらかじめマークされているのです。

データセットの詳細は次のとおりです。

AFD 動物の顔データセット

発行機関：ノースウェスタン大学

リリース時間：2020年

データ形式:.jpg

データサイズ:377MB

動物種:10種類

ダウンロードアドレス:https://orion.hyper.ai/datasets/14657

静止画像に加えて、チームはシステムをテストするためにゴールデン モンキーの 10 本のビデオも使用しました。これら 10 本のビデオには、合計 22 匹のゴールデン モンキーが登場しました。システムは、ゴールデン モンキーをフレームごとに検出して識別します。

Tri-AI システムは、複数の分類群の異なる種に適用できるだけでなく、カラー画像やグレースケール画像も処理できるため、昼夜を問わず遮るものなく観察でき、研究者のニーズに応えます。

システムの具体的な検出プロセスは次のとおりです。Tri-AI はまず動物の顔を特定し、一致する画像が存在する場合はその識別番号または名前を与えます。データベースが見つかると、新しい個人としてマークされ、新しい番号または名前が付けられます。

チームリーダーは、このシステムは写真やビデオを認識できるだけでなく、通信状況が良好な場合にはリアルタイム認識も実現できると述べました。

動物の顔認識には幅広い展望がある

顔認識が普及する一方で、動物の顔認識技術も静かに出現しています。

過去 10 年ほどで、世界中の国が次々とさまざまな動物の顔認識の研究を開始しました。認識される動物には、チンパンジー、トラ、ジャイアント パンダ、牛、さらには魚も含まれます (魚の顔認識については、を参照してください)。「日本の「AI魚顔認識」プロジェクト、1分間に100人の顔を認識」）。

人工知能の使用は、動物学者が多くの時間と経験を節約するのに役立つだけでなく、これらの動物グループの生活をより包括的に理解するのにも役立ちます。

さらに、農家にとって、AI テクノロジーは各動物の健康状態をより適切に監視するのに役立ち、それによって繁殖コストを削減し、生産効率を向上させることができます。

もちろん、動物の顔認識の分野では、そのスタートが後発であるため、克服すべき多くの困難がまだあります。たとえば、データ収集において、一部の野生動物には隠れた活動範囲があり、効果的な画像をキャプチャすることが困難です。また、同じ種の動物は顔や体の部分に大きな違いがなく、これも AI に大きな課題をもたらします。認識システム。

しかし、既存の研究から判断すると、動物の顔認識は、繁殖産業や野生動物の保護に適用されるかどうかにかかわらず、将来的には大きな可能性を秘めています。