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使用Ultralytics YOLOv8

了解如何使用Ultralytics YOLOv8 模型监测动物行为,以改善牲畜福利、疾病检测和高效农场管理。

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!

通过基于视觉的动物监测改善福利

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跟踪动物,并提供准确的数据,而不需要侵入式传感器或标签。 

它可用于农场、动物园和研究机构,发现疾病、压力或不适的早期迹象,以便更快地进行护理。我们还可以监控动物的进食习惯、社交互动和活动水平。例如,通过计算机视觉识别奶牛站立、坐立或行走的画面。

图 1.使用Ultralytics YOLOv8 监控奶牛的行为和位置。

通过密切观察奶牛的姿势,牧场主可以了解奶牛的很多情况。如果一头平时经常站立或行走的奶牛突然坐得多了,这可能预示着健康出现了问题。通过持续的动物行为监测,农场主可以确保牲畜的健康,并在出现异常时迅速采取干预措施。他们可以为牲畜创造一个更健康、更高效的环境,最终改善牲畜的健康状况并降低劳动力成本。

人工智能与传统动物监测方法的比较

传统的动物监测方法通常依赖人工观察和 RFID 标签等侵入式传感器,RFID 标签使用无线电频率无线传输数据,用于识别和追踪动物。然而,这些方法耗时耗力,有时还会对动物造成压力。此外,这些标签通常成本较高,而且很容易从动物身上脱落或折断。这些问题给农场主造成了巨大损失。例如,406 Bovine 公司创始人 Bryan Elliott 在 AgUpdate 的一篇文章中指出,美国蒙大拿州的一个牧场拥有 17,000 头牲畜(全部贴有 RFID 标签),一年内丢失了约 1,000 个标签。

相比之下,用于动物监控的计算机视觉解决方案提供了一种非侵入式的自动化解决方案,好处多多。比方说,动物患有传染病,必须对其进行隔离,以防止疾病传播给其他动物。利用计算机视觉技术,我们可以持续监控动物,而无需打扰它。我们可以快速监测动物的健康变化,并更快地为其提供正确的护理。这还有助于检查治疗是否有效,并确保疾病不会传播给其他动物。

图 2.利用计算机视觉监控猪。

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
  • 大幅降低劳动力和运营成本
  • 提高动物福利和农场生产力的可行见解

YOLOv8 如何用于监控动物行为

您可以使用YOLOv8 跟踪进食模式、运动、社交互动等。YOLOv8 在物体检测、物体跟踪和姿势估计等关键计算机技术方面表现出色。 

让我们来详细了解一下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:物体跟踪用于跟踪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 估算老虎的姿态。

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 可以识别和分类动物群中的单个动物,从而监控其活动。然后,使用YOLOv8 进行目标跟踪,可以帮助持续跟踪每只动物在不同帧间的移动。结合姿势估计,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。

有关如何使用YOLOv8 执行各种任务的详细信息,请访问Ultralytics Guides

农民使用人工智能监控动物的一天

为了让您了解人工智能动物监控能在多大程度上改变农民的生活,让我们来回顾一下与人工智能融为一体的一天。 

图 5.人工智能可以改变农民的日常生活。

早上,农场主可以通过平板电脑查看牲畜监控系统。牛舍和田间的摄像头会对牲畜进行通宵分析,并提供每头牲畜的健康、行为和活动报告。当奶牛出现跛足迹象时,系统会向农场主发出警报,农场主可以及时对奶牛进行护理。 

白天,计算机视觉系统会持续监控动物,根据对每头动物饮食习惯和身体状况的实时观察,调整自动喂食量。牧场主远程监控牛群,接收摄像头检测到的任何异常活动或痛苦迹象的通知。晚上,农场主查看数据,为第二天的工作制定计划。 

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 的最新版本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。

兽医行业及其他领域的人工智能

基于计算机视觉的动物监控技术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,它有助于跟踪动物、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检测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行为。此外,Google DeepMind 的 AlphaGo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启示有助于保护主义者更好地了解种群动态。

图 6.用于野生动物对话的动物对象检测。

同样,研究机构也可以利用计算机视觉技术,更精确、更轻松地观察动物的行为和健康状况。研究人员可以收集宝贵的数据和见解,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)可改善宠物的福利和参与度。 

动物园和水族馆利用计算机视觉监控动物福利,检测疾病或压力迹象,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有关的挑战

尽管人工智能驱动的动物追踪技术好处多多,但在实施此类解决方案时也面临着挑战。一个主要挑战是在农场建立先进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,这对农场主,尤其是规模较小的农场主来说是一个很大的障碍。他们可能需要财政帮助或激励措施才能采用这些新技术。

另一个问题是农村地区缺乏良好的互联网连接。可靠的网络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,农民可能很难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在本地处理数据,无需云连接,从而解决这一问题。 

数据隐私和安全也是人们关注的主要问题。随着精准农业收集和共享的数据越来越多,农民需要确保他们的信息安全,避免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,解决这些隐私和安全问题。

让农业更轻松YOLOv8

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护牲畜方面发挥重要作用。利用最新的Ultralytics YOLOv8 模型等工具,农民可以了解动物的行为、饮食和整体健康状况。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养殖业将是智能、高效和可持续的。

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