Дроны проводят учёт африканской дикой природы
Новая методика, разработанная швейцарскими исследователями, позволяет быстро и точно подсчитывать антилоп гну, ориксов и других крупных млекопитающих в заповедниках. Дроны дистанционно фотографируют территории, а изображения затем анализируются с помощью ПО для распознавания объектов и проверяются людьми. Работа описана в статье журнала Remote Sensing of Environment.
Задача сложна: некоторые африканские национальные парки занимают территории, вдвое превышающие площадь Швейцарии. Автоматизация части процесса подсчёта животных позволяет собирать более точную и актуальную информацию.
Ни одно животное не пропущено
Дроны позволяют экономично охватывать обширные территории. Однако это сложнее, чем просто сделать фотографии: на квадратный километр делается более 150 снимков. Сначала животные неотличимы от кустов и камней.
Для расшифровки массива визуальных данных использовали искусственный интеллект (ИИ) — «глубокое обучение». Алгоритм, созданный аспирантом Бенджамином Келленбергером, позволяет сразу отсеять большинство изображений без животных. На остальных снимках алгоритм выделяет участки, которые с наибольшей вероятностью являются животными.
Эта начальная фаза отсева и сортировки — самая длительная и кропотливая. «Чтобы ИИ-система работала эффективно, она не должна пропустить ни одного животного. Поэтому ей приходится задавать довольно большой допуск, даже если это означает больше ложных срабатываний, например, когда куст ошибочно принимается за животное. Такие ошибки затем устраняются вручную».
Сначала подготовили данные для обучения ИИ-системы. В ходе международной краудсорсинговой кампании, запущенной EPFL, около 200 добровольцев отмечали животных на тысячах аэрофотоснимков саванны из заповедника Кузикус в Намибии.
Эти изображения затем анализировала ИИ-система, обученная с помощью системы штрафных баллов за разные типы ошибок: 1 балл за принятие куста за животное и 80 баллов за пропущенное животное. В результате ПО учится отличать живую природу от неодушевлённых объектов, но, главное, не пропускать животных. После того как ИИ-система сократила коллекцию изображений, окончательную сортировку выполняет человек, которому помогают цветные рамки, автоматически размещаемые вокруг сомнительных объектов.
100 квадратных километров в неделю
Эту полуавтоматизированную методику разработали совместно с биологами заповедника Кузикус в Намибии. С 2014 года исследователи периодически облетают заповедник на дронах швейцарской компании SenseFly, оснащённых стандартными компактными камерами.
Благодаря сортировке, выполняемой ИИ-системой, всего один человек может провести полный подсчёт в намибийском заповеднике площадью около 100 км² примерно за неделю. Для сравнения, традиционные методы предполагают участие целых команд на борту вертолёта. Эти методы менее точны и настолько дороги, что используются редко — в Кузикусе не чаще раза в год.
Швейцарские исследователи продолжают работу с заповедником в Намибии. Студенты EPFL регулярно ездят туда. Интерес также проявили власти Кении и национальный парк Велюве в Нидерландах.