동물원에서의 컴퓨터 비전으로 동물 관리를 개선하는 방법

동물원 및 수의학에서 컴퓨터 비전의 역할

아픈 동물을 돌보는 사육사가 하루 종일 동물의 행동을 주의 깊게 관찰하여 변화를 포착한다고 생각해 보세요. 이제 이러한 작업을 지속적으로 수행하는 카메라 시스템이 24시간 내내 동물을 모니터링하고 뭔가 이상 징후가 보이면 바로 직원에게 알려준다고 상상해 보세요. 컴퓨터 비전은 이를 가능하게 합니다.

컴퓨터 비전과 통합된 카메라는 동물을 실시간으로 모니터링하여 스트레스, 부상 또는 질병의 조기 징후를 더 쉽게 감지할 수 있도록 도와줍니다. 다양한 컴퓨터 비전 작업을 지원하는 Ultralytics YOLO11 같은 모델은 동물을 감지하고 움직임을 추적하며 행동 모니터링과 같은 일상적인 작업을 지원할 수 있습니다.

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마찬가지로 수의학에서도 컴퓨터 비전은 해부학적 구조가 매우 다양한 동물 종의 눈 상태를 진단하는 등 복잡한 작업을 수행할 때 수의사를 도울 수 있습니다. 예를 들어 백내장이나 녹내장과 같은 문제를 정확하게 감지하여 진단의 속도와 일관성을 모두 개선할 수 있습니다.

효과적인 동물 관리에 대한 필요성이 커지면서 동물원과 병원에서는 컴퓨터 비전 솔루션을 도입하여 일상 업무를 보다 효율적으로 관리하고 있습니다. 질병 조기 발견부터 일상적인 점검 자동화까지, YOLO11 같은 모델은 특히 자원이 부족한 상황에서 관리자가 보다 일관되고 신속한 치료를 제공할 수 있도록 도와줍니다.

동물원에서의 컴퓨터 비전 활용

이제 컴퓨터 비전이 동물원과 병원에서 동물 치료를 지원하는 방법을 살펴봤으니, 실제 야생동물 보호 및 동물 건강 모니터링에 컴퓨터 비전이 어떻게 사용되고 있는지 보여주는 글로벌 사례 연구를 자세히 살펴보겠습니다.

동물 얼굴 인식: 멸종 위기에 처한 판다의 AI 모니터링

한때 멸종 위기에 처했다가 지금은 취약한 것으로 간주되는 자이언트 판다는 여전히 보호 노력의 주요 초점입니다. 그러나 판다들은 얼굴 특징이 비슷하기 때문에 개별 판다의 건강, 행동, 번식 등을 추적하는 것은 어려울 수 있습니다. 숙련된 전문가조차도 판다 한 마리를 다른 판다와 구별하는 데 어려움을 겪을 수 있습니다. 

발자국 확인이나 DNA 검사와 같은 전통적인 방법이 사용되어 왔지만, 이러한 방법은 일반적으로 비용이 많이 들고 침습적이며 항상 신뢰할 수 있는 것은 아닙니다.

이 문제를 해결하기 위해 중국 청두 자이언트 판다 사육 연구 기지의 연구원들은 컴퓨터 비전을 이용한 안면 인식 시스템을 개발했습니다. 이 시스템은 비전 AI를 사용하여 판다 얼굴의 미묘하고 독특한 특징을 분석하여 개별 판다를 식별합니다.

이 안면 인식 기술을 통해 연구자들은 판다를 지속적으로 추적하고, 판다의 움직임, 먹이 습관, 건강 상태를 아무런 해를 끼치거나 방해하지 않고 관찰할 수 있습니다. 판다에 대한 정확한 실시간 정보를 쉽게 수집할 수 있어 모니터링 프로세스가 훨씬 더 효과적이고 신뢰할 수 있게 됩니다.

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동물 건강 모니터링의 AI가 레서판다의 스트레스를 줄여줍니다.

수줍음이 많고 외로운 동물인 레서판다는 생존에 심각한 위협을 받고 있습니다. 지난 18년 동안 약 3세대에 걸쳐 서식지 손실과 불법 포획으로 인해 전 세계 개체 수가 50% 이상 감소했습니다. 미얀마, 네팔, 인도, 중국 일부 지역, 특히 히말라야 산맥과 쓰촨성 서부에 약 6,000~7,000마리의 레서판다가 살고 있습니다.

동물원과 같이 보호받는 환경에서도 판다는 여전히 위험에 노출될 수 있습니다. 레서판다의 건강 문제는 움직임이 줄어들고, 상호작용이 줄어들거나, 잠을 잘 자지 않는 등의 작은 행동 변화로 나타나는 경우가 많습니다. 하지만 이러한 징후는 매우 미묘하기 때문에 놓치기 쉽습니다.

이러한 멸종 위기에 처한 동물들을 보호하기 위해 연구자들은 새로운 보호 방법을 개발하고 있습니다. 예를 들어, 중국 비펑샤 와일드라이프 월드의 모션 인식 카메라에서 수집한 데이터를 활용하여 YOLOv8-기반 컴퓨터 비전 모델을 훈련하는 데 사용되었습니다.

이 모델을 사용하면 사육사가 동물을 방해하지 않고도 비정상적인 침묵이나 활동량 감소와 같은 스트레스나 질병의 조기 징후를 발견할 수 있습니다. 비침습적인 접근 방식으로 24시간 모니터링이 가능하면서도 레서판다를 편안하고 스트레스 없이 유지할 수 있습니다.

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컴퓨터 비전으로 동물 추적: 돌고래 모니터링

큰돌고래와 같은 동물이 물속에서 어떻게 행동하는지 관찰하는 것은 까다로울 수 있습니다. 큰돌고래는 빠르게 헤엄치고 깊이 잠수하며 종종 무리를 지어 움직이기 때문에 관리자가 일상을 추적하거나 작은 변화를 알아차리기 어렵습니다. 하지만 돌고래의 휴식, 상호작용, 공간 사용 방식을 이해하는 것이 돌고래의 건강을 유지하는 데 중요합니다. 이는 환경을 세심하게 관리해야 하는 동물원과 수족관에서는 특히 중요합니다.

미국 브룩필드 동물원의 연구원들은 컴퓨터 비전을 사용하여 돌고래의 움직임을 추적하는 시스템을 설계했습니다. 연구진은 우리 주변에 고해상도 카메라를 설치하여 하루 종일 돌고래의 움직임을 기록했습니다. 그런 다음 이러한 기록을 분석하여 수영, 휴식, 상호작용 또는 탐험과 같은 행동 패턴을 이해합니다.

특히 물체 추적은 돌고래의 움직임을 시간 경과에 따라 추적하는 데 사용됩니다. 이 컴퓨터 비전 기술을 통해 시스템은 돌고래가 서로 가까이 헤엄치거나 수중 잠수할 때에도 개별 돌고래를 식별하고 활동을 모니터링할 수 있습니다. 이러한 패턴을 추적함으로써 돌고래 관리자는 돌고래가 공간을 어떻게 사용하고, 서로 상호작용하며, 환경 변화에 어떻게 대응하는지에 대한 통찰력을 얻을 수 있습니다.

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동물원에서의 컴퓨터 비전의 장단점

오늘날 컴퓨터 비전은 동물원에서 동물병원에 이르기까지 다양한 동물 치료 환경에서 모니터링을 개선하고 진단을 지원하며 전반적인 복지를 향상하는 데 사용되고 있습니다. 다음은 컴퓨터 비전이 동물 치료 관행을 개선하는 데 도움이 되는 몇 가지 주요 방법입니다:

• 우리 사용 분석: 히트맵과 행동 추적을 통해 동물이 선호하거나 피하는 우리 구역을 표시하여 사육사가 서식지 설계 및 강화 계획을 개선하는 데 도움을 줍니다.
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• 노동 부하 감소: 일상적인 모니터링 작업을 자동화하면 동물 관리 팀이 실제 강화, 훈련 및 의료 서비스에 더 많은 시간을 집중할 수 있습니다.
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• 원격 협업 및 진단: 실시간 영상 및 행동 데이터를 외부의 수의사, 행동학자 또는 연구원과 공유하여 공동 치료와 신속한 진단이 가능합니다.
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• 야간 모니터링 강화: 적외선 및 저조도 비전 시스템을 사용하면 직원이 근무 시간 이후 또는 야행성 활동 중에 동물을 모니터링할 수 있으며, 이는 동물을 방해하지 않고 수동으로 수행하기 어려운 작업입니다.

컴퓨터 비전은 동물 케어와 관련하여 많은 이점을 제공하지만, 고려해야 할 몇 가지 문제점도 있습니다. 다음은 이 기술을 도입할 때 염두에 두어야 할 몇 가지 주요 제한 사항과 요소입니다:

• 종별 행동의 복잡성: 일부 종은 미묘하거나 희귀하거나 잘 연구되지 않은 행동이 있어 광범위한 고품질 학습 데이터 없이는 정확하게 라벨을 지정하고 감지하기 어렵습니다.
  
  
• 높은 초기 설정 비용: 고해상도 카메라, 내구성 있는 내후성 장비, 서버 및 엣지 디바이스 비용은 특히 소규모 동물원이나 보존 시설의 경우 상당한 투자 비용이 될 수 있습니다.
  
  
• 제한된 커버리지와 사각지대: 동물은 종종 굴로 이동하거나 나무나 바위 뒤에 숨거나 수직 공간을 이용하는데, 이는 광범위하고 비용이 많이 드는 멀티 앵글 설정 없이는 고정식 카메라가 포착할 수 없는 영역입니다.
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• 복잡한 행동에 대한 실시간 인사이트가 제한적입니다: 수면이나 움직임과 같은 단순한 행동은 쉽게 감지할 수 있지만, 미묘한 사회적 상호작용이나 감정 상태는 AI 모델이 정확하게 해석하기 어렵습니다.

주요 요점

컴퓨터 비전은 동물원, 동물병원, 보호구역에서 동물을 돌보는 방식을 꾸준히 변화시키고 있습니다. 움직임을 모니터링하고, 질병의 조기 징후를 감지하고, 개별 동물을 추적할 수 있는 컴퓨터 비전은 신뢰할 수 있는 도구입니다. 이러한 시스템이 인간 보호자를 대체할 수는 없지만, 인간 보호자가 보다 효율적으로 업무를 수행할 수 있도록 도와줄 수는 있습니다.

앞으로는 동물 건강 모니터링에 AI를 더욱 발전된 방식으로 활용할 수 있을 것입니다. 예를 들어, 감정 감지를 통해 스트레스나 편안함 수준을 실시간으로 추적할 수 있고, 자세 추정을 통해 부상의 초기 징후를 눈에 보이기 전에 포착할 수 있습니다. 컴퓨터 비전을 스마트 인클로저 및 웨어러블 센서와 통합하면 보호자에게 각 동물의 웰빙에 대한 심층적인 인사이트를 제공하는 연결된 시스템의 일부가 될 수 있습니다. 

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