封面新聞記者 于婷

進(jìn)超市買東西，出門刷臉就能買單。進(jìn)火車站、地鐵站，面對攝像頭道閘就為你打開。人臉識別已應(yīng)用于各行各業(yè)。在成都，“滾滾”也享受了這樣的高科技。

大熊貓國家公園設(shè)立一周年之際，“熊臉識別”已經(jīng)在成都大熊貓繁育研究基地里變成現(xiàn)實。這種“熊臉識別”與“人臉識別”類似，能根據(jù)照片辨別出每只大熊貓的身份，使得工作人員足不出戶就能看到保護(hù)區(qū)內(nèi)的真實情況，有效提升了野生動物監(jiān)測保護(hù)工作的效率。

(資料圖片)

12月9日，跟隨“生物多樣性之美”網(wǎng)絡(luò)主題活動暨國家公園媒體行的腳步，我們也一起去感受一下這項“黑科技”的神奇。

誕生

為野生動物種群數(shù)量常態(tài)化監(jiān)測提供可能

大熊貓種群調(diào)查和動態(tài)監(jiān)測，是劃定自然保護(hù)區(qū)、開展就地保護(hù)和遷地保護(hù)的重要基礎(chǔ)，個體識別則是開展大熊貓種群調(diào)查和健康監(jiān)測的前提條件。

但是，在實際調(diào)查中，野生動物活動范圍大，而且警惕性高，活動比較隱秘，在野外很難通過直接接觸活體的方式來進(jìn)行數(shù)量調(diào)查。即便能夠接觸到，也很難通過肉眼來分辨不同個體之間的差別，更別說確定數(shù)量了。就拿大熊貓來說，人們在茫茫竹海中跑上一兩個月，也未必能有幸一睹其風(fēng)采。因此，科學(xué)家們陸續(xù)發(fā)明了“咬節(jié)法”“非損傷性DNA取樣”等方法，通過采集大熊貓的糞便、毛發(fā)等遺留物來統(tǒng)計數(shù)量，但也存在耗費(fèi)人力多、調(diào)查時間長等缺點(diǎn)。

在大熊貓國家公園建設(shè)試點(diǎn)過程中，甘肅白水江國家級自然保護(hù)區(qū)率先建成大熊貓棲息地空間數(shù)據(jù)動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)。在野生動物進(jìn)入監(jiān)控區(qū)之后，可自動進(jìn)行識別、拍攝，準(zhǔn)確辨認(rèn)野生動物的類型。其中，識別率最高的就是“國寶”大熊貓了，圓滾滾的身體，一身黑白襖，紅外線一掃，老遠(yuǎn)就能知道它來了。

“熊臉識別”等科技手段的應(yīng)用，為實現(xiàn)野生動物種群數(shù)量常態(tài)化監(jiān)測提供了可能。有了穩(wěn)定可靠的監(jiān)測數(shù)據(jù)，就可以根據(jù)種群數(shù)量、結(jié)構(gòu)、分布的變化來評價保護(hù)成效，及時制定相應(yīng)的保護(hù)策略。

實現(xiàn)

網(wǎng)格化熊貓臉部獲取高維大型特征數(shù)據(jù)集

僅有黑白照片的國寶熊貓，臉部特征明顯與人類不同，顏色單一、表情缺乏、鑒定特征少，現(xiàn)有的臉部識別方法中公開的找眼睛、鼻子、嘴和臉輪廓等特征點(diǎn)位置的方法，用于大熊貓無法實現(xiàn)。那如何實現(xiàn)“熊臉識別”呢？

“我們經(jīng)過研究得出基于檢測大熊貓獨(dú)有的臉部黑白邊界找到臉部關(guān)鍵點(diǎn)的方法進(jìn)行臉部對齊，同時我們的方法除了能夠?qū)崿F(xiàn)找到大熊貓臉部關(guān)鍵點(diǎn)以對齊外，臉部邊界對齊還可以最小化熊貓臉的變化，讓臉部對齊非常精確，保證了后續(xù)臉部識別的精確。”據(jù)熊貓基地相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹，他們開發(fā)了針對熊貓個體面部識別困難的一整套方法流程，在對每一只大熊貓的臉部圖像單獨(dú)訓(xùn)練分類之前，還需要采用能覆蓋熊貓臉部的七種網(wǎng)格來網(wǎng)格化熊貓臉部，七個網(wǎng)格的分布及特征的級聯(lián)能充分表征大熊貓?zhí)赜忻娌刻卣鳎@取高維大型特征數(shù)據(jù)集。

解決了初步的識別難題，熊貓基地的還將為每一只滾滾建立數(shù)據(jù)庫、開發(fā)檢測算法，并基于數(shù)據(jù)庫和自檢測，開發(fā)熊貓個體識別框架。在218只大熊貓個體上驗證模型識別準(zhǔn)確率達(dá)96.27%，說明大熊貓臉部圖像可以用于識別大熊貓。

應(yīng)用

提高大熊貓智能監(jiān)測與保護(hù)管理工作水平

我國是世界上生物多樣性最豐富的國家之一，有許多物種值得珍惜和保護(hù)。

設(shè)立國家公園、自然保護(hù)區(qū)的目的，就在于減少人類活動對目標(biāo)物種的影響，維持和恢復(fù)種群數(shù)量及其棲息地。近年來，我國陸續(xù)劃定了一批國家公園，對自然保護(hù)地也開展了專項執(zhí)法檢查，整治了一大批違法違規(guī)破壞自然生態(tài)的行為。既要劃得出，也要守得住、守得好。在構(gòu)建新型管理體制的同時，還需利用更多科技手段，完善配套的保護(hù)、監(jiān)測、追蹤機(jī)制，不斷提升自然生態(tài)保護(hù)的能力和水平。要將高科技手段應(yīng)用到更多的自然保護(hù)區(qū)、更多種類的物種上，形成系統(tǒng)完整的野生動物圖像視頻資源數(shù)據(jù)庫。

第一步是基于現(xiàn)有的大量圈養(yǎng)大熊貓圖像數(shù)據(jù)對大熊貓個體識別研究進(jìn)行的初探。第二步是研究成果與野外種群的實際情況進(jìn)行結(jié)合，為經(jīng)濟(jì)、快速、高效和長期開展野外大熊貓種群調(diào)查和健康監(jiān)測探索新模式，從而提高自然保護(hù)區(qū)對大熊貓智能監(jiān)測與保護(hù)管理工作水平。