ساخت مدل‌های بینایی کامپیوتری در Edge Device برای دام‌داری بهینه - آلاوان

ساخت مدل‌های بینایی کامپیوتری در Edge Device برای دام‌داری بهینه

درخواست کن

Faromatics یک شرکت دامداری دقیق و خالق ChickenBoy ، اولین ربات معلق سقفی در جهان است که مرغ های گوشتی را کنترل می کند و به کشاورزان کمک می کند تا هم رفاه حیوانات و هم بهره وری مزرعه را افزایش دهند. در این چالش دو ماهه، همکاران ما یک راه حل مبتنی بر یادگیری ماشین ساختند که قادر است مرغ را از طریق فیلم های دوربین تشخیص دهد.

 

این پروژه به تجارب یادگیری ماشین و بینایی کامپیوتر نیاز داشت. تیمی متشکل از 50 متحول‌کننده فناوری از سطوح تجربه و زمینه های کاری مختلف در این چالش کار کردند.

 

مشکل

صنعت تولید دام امروز برای زندگی حیوانات بسیار چالش برانگیز است. گله های بزرگ – به دلیل حاشیه کم برای کشاورزان ، اما همچنین تلاش برای استفاده کمتر و کمتر از نهاده ها برای تولید پایدارتر – به معنی توجه کمتر ، بیماری بیشتر و چالش های رفاهی بیشتر است. راه حل این است که به کشاورزان در نظارت خودکار بر حیوانات کمک کنیم. با نظارت مداوم بر حیوانات ، قادر به شناسایی نیازهای آنها به سرعت و با اطمینان هستیم. تأمین این نیازها به کشاورزان کمک می کند تا سلامت و رفاه حیوانات خود را بهبود بخشند و از توان رقابتی بیشتری برخوردار شوند.

ما سالانه 60 میلیارد مرغ برای مصرف گوشت پرورش می دهیم و از این تعداد 3 میلیارد قطعه موفق به ورود به فرآیند تولید نمی شوند و 1.6 میلیارد در کشتارگاه به دلیل بیماری ها ، خراش ها ، کوفتگی ها و سایر علائم عدم سلامتی، رد می شوند که این مسئله تفاوت زیادی برای حیوانات ایجاد می کند. این نکته را هم اضافه کنید که اگر مدیریت مصرف و رژیم غذایی بهتری داشته باشیم می توانیم هر ساله 3 میلیون تن خوراک صرفه جویی کنیم و بدیهی است که این امکان وجود دارد که محصولات مرغی درست کنیم که نه تنها سالم هستند بلکه کسانی که مایل به مصرف گوشت هستند نیز می توانند با وجدان و آسودگی خاطر بیشتری خریداری کنند.

با استفاده از ربات ChickenBoy ، ما در حال رسیدن به این هدف هستیم ، اما به فشار دیگری نیاز داریم تا بتوانیم توانایی های خود را برای تشخیص ناهنجاری در رفتار مرغ افزایش دهیم.

 

راه حل

هدف این بود که یک شناسایی کننده مرغ تکی را بر اساس یادگیری ماشین (مانند YOLO ، R-CNN) پیاده سازی کنیم و سپس ردیابی تکی حرکت هر مرغ را به صورت فریم به فریم انجام دهیم.

این مدل بر روی سخت افزار ربات Faromatics کار می کند که با دوربین 800 × 600 RGB و Raspberry Pi 4 با Google Coral Edge-TPU کار می کند. الگوریتم توسعه یافته باید در زمان واقعی (با حداقل 5 FPS) کار کند.

Faromatics چندین فیلم ضبط شده با دوربین را تهیه کرد. تیم پروژه موارد زیر را ارائه دادند:

  • کد موجود در پایتون (تشخیص‌دهنده مرغ + ردیابی مرغ)
  • پارامترهای آموخته شده توسط الگوریتم
  • پایگاه داده تصاویر با برچسب هایی که مدل با آن آموزش داده شده است

برای اطمینان از کیفیت الگوریتم ها ، از معیارهای زیر برای الگوریتم ردیاب مرغ استفاده شده است:

  • تقاطع اتحادها(IoU): شباهت بین جعبه محدود کننده واقعی زمین و جعبه پیش بینی شده را کمّی می کند.
  • فراخوانی: که احتمال تشخیص صحیح اشیا واقعی زمین را اندازه گیری می کند.
  • دقت: احتمال مطابقت جعبه های محدود پیش بینی شده با جعبه های واقعی زمین.

حداقل عملکرد مورد انتظار برای مدل منتشر شده برای IoU و فراخوانی 0.75 و برای دقت 0.9 است. این مورد در یک مجموعه آزمایشی از تصاویر مستقل از مجموعه آموزش ارزیابی می شود.

برای ارزیابی قسمت ردیابی، از معیار زیر استفاده کردیم:

  • ردیابی دقیق چند اشیائه: میانگین عدم شباهت (بر حسب پیکسل) بین همه مقادیر صحیح مثبت و اهداف واقعی زمینی مربوط به آنها. این مقدار باید کمتر از 5٪ پیکسل های مورب تصویر باشد. امتیاز در یک مجموعه آزمایشی از تصاویر مستقل از تصویر آموزشی مورد ارزیابی قرار می گیرد.

عکس یک نمونه تصویر است که با یکی از دوربین ها ثبت شده است.

 

 

چرا به ما ملحق شوید؟ به‌خاطر چالش‌های هوش مصنوعی منحصر به‌فردمان

تجربه همکاری که هرگز در زندگی کاری خود تجربه نکرده اید! برای هشت هفته آینده ، شما با 50 مهندس از سراسر جهان کار خواهید کرد تا نه تنها راه حل های هوش مصنوعی برای اثرگذاری در دنیای واقعی بسازید ، بلکه چرخه حیات پروژه علوم داده را نیز طی کنید. این شامل محدوده سنجی ، جمع آوری داده ها و آماده سازی مسائل و همچنین مدل سازی برای استقرار است.

و بهترین قسمت این است که شما به یک تیم جهانی و مشترک از متحول‌کنندگان خواهید پیوست. چالش های هوش مصنوعی ما یک مسابقه یا ماراتن برنامه‌نویسی نیستند بلکه یک پروژه در دنیای واقعی هستند که تجربه شما از آنچه ممکن است از طریق همکاری باشد را به سطح جدیدی می رساند.