Взвешивание крупного рогатого скота по фотографии: что делает и чего не делает компьютерное зрение.

Обещание заманчиво: сфотографируйте корову на пастбище и получите её вес на экране. Стоит внимательно изучить эту идею, поскольку она сочетает в себе реально существующую технологию с обещанием, которое бесплатные приложения не выполняют.

Исходная точка проста и не меняется: В телефоне нет датчика веса.. Фотография представляет собой матрицу пикселей; она не имеет массы. Всё, на что способна система обработки изображений, это... сделать вывод Объём и телосложение определяются по форме животного, и на основе этих данных производится приблизительная оценка веса. Это всегда приблизительная оценка.

Как работает исправно функционирующая система визуализации?

Коммерческие системы для оценки веса крупного рогатого скота с использованием компьютерного зрения обычно следуют этому пути:

1. СегментацияПрограмма выделяет контур животного на фоне изображения.
2. Масштабная сеткаБез знания фактических размеров объекта в кадре невозможно перевести пиксели в сантиметры. Именно поэтому таким системам необходима опорная пластина, разметка на земле, фиксированное расстояние до камеры или датчик глубины.
3. Извлечение измерений: высота, ширина, длина крупа, выступающая площадь тела.
4. Статистическая модельЭти измерения вводятся в модель, обученную на тысячах животных, взвешенных на весах, и на основе этих данных определяется приблизительный вес.

Обратите внимание на то, что указано в этом списке: контролируемая композиция кадра, известный масштаб, животное в стандартизированном положении. Ни одному из этих требований не соответствует фотография, сделанная с любого ракурса, где бык стоит боком посреди пастбища, против света.

Сколько стоят эти системы?

Системы взвешивания скота на основе изображений продаются на коммерческой основе, почти всегда по подписке, откормочным площадкам, центрам выращивания и скотобойням. Многие из них включают в себя оборудование, устанавливаемое в коридоре для обработки скота, стационарную камеру и калибровку, выполняемую техником. Это легитимная технология с измеримыми результатами — и по цене, доступной для крупных предприятий.

Чего не существует, так это волшебной, бесплатной версии, которая работала бы на обычной камере мобильного телефона, без каких-либо масштабных привязок или контролируемого позиционирования.

Что же на самом деле делают бесплатные приложения?

Когда вы открываете большинство приложений, которые обещают "взвешивать каждую фотографию", вы обнаруживаете одну из трех вещей:

• Он на самом деле просит вас об этом. ввести измерения Измерения проводились с помощью измерительной ленты, а фотография является лишь иллюстрацией к записи о животном.
• Он — судовой журнал Фотография позволяет визуально идентифицировать животное, а вес — это то, что вы бросили.
• На графике представлено число, полученное из очень небольшого количества данных, и в этом случае результат не имеет никакой ценности.

Практический пример: приложение Бык на весах, Приложение, доступное в Play Store, описывается разработчиком как инструмент для балансовые заметки. Другими словами, оно систематизирует записи взвешиваний, проведенных на реальных весах. Это не приложение, которое оценивает вес по фотографии, вопреки часто повторяемому мнению.

Метод, работающий без дорогостоящей системы: лента.

Доступной и проверенной альтернативой является бариметрия окружности грудной клетки, используемая в полевых условиях уже несколько десятилетий. Измерительная лента проходит чуть позади лопатки, охватывая всю грудную клетку позади передних конечностей, в самой высокой точке реберного каркаса. Длина ленты измеряется от точки плеча до точки седалищной кости.

При использовании измерений в сантиметрах наиболее распространенная формула позволяет получить следующие приблизительные значения: Вес (кг) ≈ обхват груди² × длина ÷ 10,838. Животное с обхватом туловища 180 см и длиной 150 см весит приблизительно 448 кг.

Допустимая погрешность составляет от 5% до 10%. Для ее уменьшения: всегда проводите измерения одновременно, предпочтительно утром, при зафиксированном, стоящем, спокойном животном, опирающемся на все четыре лапы, при этом измерительная лента должна быть плотно прижата к шерсти и не затянута.

В тех случаях, когда никакая оценка не полезна

Независимо от того, получена ли смета по фотографии или с помощью рулетки, существуют три ситуации, когда ее нельзя использовать:

• Продажа от arrobaОшибка типа 8% во всей партии приводит к значительным финансовым потерям при переналадке.
• Официальное взвешиваниеДля регистрации, действительной для третьих лиц, требуется откалиброванное оборудование.
• Дозировка лекарстваДозы противоглистных, антибиотиков и акарицидов рассчитываются на килограмм. Недостаточная дозировка способствует отбору устойчивых паразитов в стаде; передозировка вызывает интоксикацию животного и увеличивает период ожидания перед убоем.

Признаки того, что приложение перебарщивает.

• Обещают определить вес по фотографии, не запрашивая весы или ориентир для определения положения.
• Используйте слова “точный”, “прецизионный” или “профессиональный”, не указывая погрешность.
• В нем не указано, к какому виду, породе или возрастному диапазону относится данный расчет.
• Запрашиваются разрешения, не связанные с ролью, например, доступ к контактам, сообщениям или микрофону.
• В магазине очень мало отзывов — у значительной части товаров этой категории даже нет опубликованной оценки.

Почему обычной фотографии недостаточно

Стоит разобрать технические причины, поскольку они объясняют, почему проблему нельзя решить с помощью более совершенного приложения:

• Ему не хватает масштаба. На одном и том же снимке теленка, снятом близко к камере, и взрослого быка на расстоянии могут получиться идентичные контуры. Без объекта известного размера в кадре или без датчика глубины программное обеспечение не может определить фактический размер животного.
• Перспектива искажает. Небольшой наклон камеры изменяет видимое соотношение высоты и длины. Именно поэтому в коммерческих системах требуется фиксированное положение.
• Фотография — это двухмерное изображение. Вес зависит от объема. Оценка объема по одной плоскостной проекции требует предположения о глубине тела, и это предположение является основным источником погрешности.
• Волосы, грязь и свет доставляют неудобства. Контровое освещение, грязь и темный мех на темном фоне ухудшают сегментацию контуров.
• Животное движется. Положение головы, опора для лап и дыхание изменяют контуры между одним щелчком и следующим.

Когда взвешивание на основе изображений приносит свои плоды

Существуют сценарии, в которых инвестиции оправданы, и все они обладают одной общей характеристикой: большой объем и многократное прохождение через одну и ту же точку.

• Карантин, В учреждении, где тысячи животных проходят через один и тот же коридор для обработки, откалиброванная стационарная камера отслеживает их перемещение, не вызывая дополнительного стресса.
• центры разведения которые требуют частого отслеживания кривых роста без остановки партии на весах.
• Исследования и совершенствование, В этом контексте частые измерения без непосредственного контакта с животным сами по себе представляют ценность.

Для объекта, где взвешивание проводится каждые два месяца, стоимость системы не оправдана. Для мониторинга достаточно измерительной ленты и приложения для записи показаний, а весы используются только тогда, когда требуется точное значение.

Что нужно, чтобы фотография превратилась в измерение?

Правильный вопрос не в том, "может ли это сделать ИИ?", а в том, "содержит ли изображение необходимую информацию?". Чтобы оценить объем по фотографии, системе нужны вещи, которых нет на обычной фотографии, сделанной на мобильный телефон:

• Масштабная сетка. Камера не знает размеров объекта съемки. Телёнок поблизости и бык вдали дают похожие изображения. Серьезные системы решают эту проблему с помощью камеры, установленной в фиксированном положении на известной высоте, или с помощью датчика глубины.
• Контролируемый угол. Одна и та же корова, сфотографированная сверху, сбоку и под углом три четверти, дает разные силуэты. Без стандартизированного кадрирования сравнение невозможно.
• Животное на месте. Стоя неподвижно, четыре лапы на земле, голова в естественном положении, тело перпендикулярно камере.
• Разделение фонда. Животное, находящееся в середине стада, на затененном пастбище, за которым находятся другие животные, трудно правильно срезать.
• Калибровка для стада. Модель должна быть обучена на животных, имеющих схожее с ней строение тела.

Объединить все это возможно — и именно поэтому работающие системы устанавливаются в стационарные конструкции, Как правило, это делается в коридоре для погрузки и разгрузки, с помощью установленной камеры и предсказуемого освещения. Это не приложение для быстрой съемки.

Где взвешивание на основе изображений действительно приносит свои плоды.

Существует очевидный сценарий, при котором инвестиции оправданы, и это не тот случай, когда производитель рассчитывает получать десять животных в месяц:

• Высокая громкость и высокая частота. На откормочных площадках и фермах часто взвешивают множество животных. Каждое взвешивание требует затрат труда, вызывает стресс и занимает время, а автоматизированная система окупается за счет повышения производительности.
• Снижение уровня стресса. Измерение параметров животного без его фиксации означает меньше манипуляций, меньшую потерю веса из-за стресса и меньший риск несчастных случаев с участием людей.
• Частота, не допускаемая данной шкалой. Стационарная система позволяет измерять каждое движение животного, и ценность генерирует не отдельное число, а непрерывная кривая.
• Интеграция с системой управления, обновляя запись о животном без ввода текста.

Для малых и средних ферм цифры редко сходятся: инвестиции в инфраструктуру и стоимость содержания одного животного высоки, и... Лента для взвешивания с приложением для записи показаний Он предоставляет все необходимые функции — отслеживание набора веса — практически бесплатно.

Часто задаваемые вопросы

Существует ли бесплатное приложение, которое взвешивает скот, используя фотографию с вашего мобильного телефона?

Ненадежно. Существующие бесплатные приложения работают либо путем измерения рулеткой, либо требуют указания размеров. Обещание простой фотографии, показывающей вес, не соответствует требованиям технологии.

А что насчет видеороликов, демонстрирующих его работу?

Обычно это демонстрации коммерческих систем с использованием стационарной камеры и конструкции, или испытания в контролируемых условиях. В демонстрации не показывается установка, расположенная за ней.

Точность изображения выше, чем у видеокассеты?

В хорошо настроенной и откалиброванной системе результат, как правило, более воспроизводим, поскольку исключается влияние человеческой руки. В случае фотографии, сделанной на мобильный телефон без контроля, ситуация хуже.

Стоит ли ждать, пока эта технология станет дешевле?

Это тенденция, и она уже затронула фермы и откормочные площадки. Между тем, постоянные измерения с помощью рулетки приносят почти всю пользу — потому что при мониторинге важна вариация, а не абсолютное число.

Могу ли я использовать фотографию только для проверки точности измерения рулеткой?

Визуально — да, и опытный взгляд человека, работающего со стадом, очень ценен. В количественном отношении — нет: без масштаба и без контролируемого ракурса фотография ничего не измеряет.

Заключение

Взвешивание скота по фотографии — это не фантастика: компьютерное зрение, применяемое в животноводстве, существует, работает в контролируемых условиях и продается как платный продукт для крупных предприятий. Чего не существует, так это бесплатной, мгновенной версии, не требующей никаких дополнительных условий.

Для большинства объектов недвижимости реалистичным подходом остается измерение с помощью хорошо дренированной рулетки, результат которой записывается на мобильный телефон и рассматривается как приблизительная оценка от 51 до 101 тонны на 3 тонны. А для продаж, официального взвешивания и дозирования лекарств весы остаются незаменимыми.

Прочтите тоже

• Приложение для взвешивания скота: как выбрать подходящее и избежать ложных обещаний
• Бесплатные приложения для взвешивания крупного рогатого скота: что бесплатно, а что нет.
• Приложение для взвешивания крупного рогатого скота: реальные преимущества и мифы в этой области.
• Приложение для взвешивания скота: пошаговое руководство по установке и использованию.
• Приложение для взвешивания крупного рогатого скота: когда приблизительных оценок недостаточно.
• Взвешивание животных с помощью мобильного телефона: что записывает приложение и какие результаты оно оценивает.