Система с несколькими камерами отслеживает молочных коров для улучшения здоровья и продуктивности

Эффективное управление здоровьем стало критически важной задачей в молочной промышленности. Для стабильного производства молока необходимы раннее обнаружение аномалий, быстрая диагностика, предотвращение распространения болезней и контроль цикла размножения.

Предпочтительны бесконтактные и ненавязчивые методы мониторинга, так как они менее стрессовы для коров, чем методы с механическими устройствами, крепящимися на животных.

К таким методам относятся передовые методы глубокого обучения, например, отслеживание и анализ изображений с камер. Этот подход основан на идее, что молочные коровы часто демонстрируют необычное поведение и паттерны движения из-за болезни, эстрального цикла, стресса или беспокойства.

Отслеживая индивидуальное движение коров с помощью камер (например, паттерны ходьбы, посещения кормушек, частоту потребления воды), фермеры могут анализировать поведение животных для раннего прогнозирования заболеваний или проблем со здоровьем.

Исследователи из Токийского университета науки (TUS) под руководством доцента Ёты Ямамото разработали новый метод отслеживания на основе информации о местоположении с использованием системы с несколькими камерами для наблюдения за коровами по всему коровнику.

Их результаты опубликованы в журнале Computers and Electronics in Agriculture.

Предложенный метод отслеживания коров в коровниках полагается на информацию о местоположении, а не на сложные паттерны изображений. Доктор Ямамото объясняет преимущества их техники: «Это первая попытка отслеживать молочных коров по всему коровнику с помощью систем с несколькими камерами».

Система использует перекрывающиеся поля зрения камер для точного и последовательного отслеживания коров при их перемещении от одной камеры к другой, обеспечивая непрерывное наблюдение через несколько камер.

Правильно управляя количеством камер и их полями зрения, система может минимизировать негативное влияние препятствий, таких как стены или столбы, которые могут создавать фрагментированные перекрытия в коровниках со сложной планировкой. Этот подход преодолевает распространённые проблемы, такие как пёстрый окрас шерсти коров и искажения от объективов камер, которые часто снижают точность традиционных методов отслеживания.

В тестах с использованием видеозаписей коров, движущихся близко друг к другу в коровнике, этот метод показал точность отслеживания около 90% (измеряемую по Multi-Object Tracking Accuracy) и около 80% по Identification F1 score для идентификации каждой отдельной коровы. Это значительное улучшение по сравнению с традиционными методами, которые страдали от низкой точности, особенно в переполненных или сложных условиях коровника.

Метод также хорошо работает в разных ситуациях, будь то медленное движение коров или их неподвижное состояние. Он решает проблему лежащих коров путём корректировки параметра высоты животного до 0.9 метров, что ниже роста стоящей коровы. Эта корректировка улучшила точность отслеживания, несмотря на изменение позы.

«Этот метод позволяет оптимизировать управление и круглосуточный мониторинг здоровья молочных коров, обеспечивая производство высококачественного молока по разумной цене», — говорит доктор Ямамото.

В будущем команда планирует автоматизировать процесс настройки камер, чтобы упростить и ускорить установку системы в различных коровниках. Они также стремятся улучшить способность системы обнаруживать коров, которые могут проявлять признаки болезни или других проблем со здоровьем, помогая фермерам более эффективно контролировать и управлять здоровьем стада.