Cân gia súc bằng ảnh: Thị giác máy tính làm được gì và không làm được gì

Lời hứa nghe có vẻ hấp dẫn: chụp ảnh con bò trên đồng cỏ và nhận được cân nặng của nó trên màn hình. Ý tưởng này đáng được xem xét kỹ lưỡng, bởi vì nó kết hợp một công nghệ thực sự tồn tại với một lời hứa mà các ứng dụng miễn phí không thể thực hiện được.

Điểm xuất phát rất đơn giản và không thay đổi: Điện thoại này không có cảm biến trọng lượng.. Một bức ảnh là một ma trận các điểm ảnh; nó không có khối lượng. Tất cả những gì một hệ thống chụp ảnh có thể làm là... suy luận Thể tích và hình dạng được xác định từ hình dáng của con vật, và điều này được chuyển đổi thành ước tính trọng lượng. Đây luôn luôn chỉ là ước tính.

Một hệ thống hình ảnh hoạt động hiệu quả sẽ vận hành như thế nào?

Các hệ thống thương mại ước tính trọng lượng gia súc bằng thị giác máy tính thường đi theo con đường sau:

1. Phân đoạnPhần mềm này tách đường viền của con vật khỏi nền của hình ảnh.
2. Tham chiếu tỷ lệNếu không biết kích thước thực tế của vật thể trong khung cảnh, không thể chuyển đổi pixel thành centimet. Đó là lý do tại sao các hệ thống này cần một tấm tham chiếu, một vạch đánh dấu trên mặt đất, một khoảng cách cố định từ máy ảnh hoặc một cảm biến độ sâu.
3. Trích xuất các phép đo: chiều cao, chiều rộng, chiều dài, diện tích phần thân nhô ra.
4. Mô hình thống kêCác số liệu đo này được đưa vào một mô hình đã được huấn luyện dựa trên hàng nghìn con vật đã được cân đo, và từ đó thu được trọng lượng ước tính.

Hãy chú ý những gì xuất hiện trong danh sách này: bố cục được kiểm soát, tỷ lệ xác định, con vật ở vị trí tiêu chuẩn. Không một yêu cầu nào trong số này được đáp ứng bởi một bức ảnh được chụp từ bất kỳ góc độ nào, với con bò đực nằm nghiêng giữa đồng cỏ, ngược sáng.

Các hệ thống này có giá bao nhiêu?

Các giải pháp cân đo gia súc dựa trên hình ảnh được bán thương mại, hầu hết theo hình thức đăng ký thuê bao, cho các trang trại nuôi vỗ béo, trung tâm chăn nuôi và lò mổ. Nhiều giải pháp bao gồm phần cứng được lắp đặt trong hành lang xử lý, một camera cố định và việc hiệu chuẩn được thực hiện bởi kỹ thuật viên. Đây là công nghệ hợp pháp, với kết quả có thể đo lường được—và với mức giá phù hợp với các hoạt động quy mô lớn.

Điều không tồn tại là một phiên bản kỳ diệu, miễn phí của ứng dụng này, có thể chạy trên camera điện thoại thông thường, không cần tham chiếu tỷ lệ hay định vị được kiểm soát.

Ứng dụng miễn phí thực sự làm được gì?

Khi bạn mở hầu hết các ứng dụng hứa hẹn "cân trọng lượng từng ảnh", bạn sẽ phát hiện ra một trong ba điều sau:

• Thực ra anh ấy đang yêu cầu bạn nhập số đo Các số đo được lấy bằng thước dây, và bức ảnh chỉ mang tính minh họa cho hồ sơ của con vật.
• Anh ấy là một nhật ký Bức ảnh dùng để nhận dạng trực quan con vật, còn trọng lượng là vật bạn đã ném.
• Nó thể hiện một con số được tạo ra từ rất ít thông tin, và trong trường hợp đó, kết quả hoàn toàn không có giá trị gì.

Một ví dụ thực tế: ứng dụng Sửu lên cân, Ứng dụng này, có sẵn trên Play Store, được nhà phát triển mô tả là một công cụ dành cho... ghi chú cân đối kế toán. Nói cách khác, nó sắp xếp lại hồ sơ các lần cân đo được thực hiện trên một chiếc cân thật. Nó không phải là một ứng dụng ước tính cân nặng từ ảnh chụp, trái ngược với những gì thường được lặp đi lặp lại.

Phương pháp hiệu quả mà không cần hệ thống đắt tiền: băng từ.

Một phương pháp thay thế dễ tiếp cận và đã được chứng minh hiệu quả là đo chu vi vòng ngực, được sử dụng trong thực địa hàng chục năm nay. Thước dây được luồn ngay phía sau xương bả vai, vòng quanh toàn bộ ngực phía sau chi trước, tại điểm cao nhất của lồng ngực. Chiều dài thước đo từ điểm vai đến điểm xương ngồi.

Với cả hai số đo đều tính bằng centimet, công thức được sử dụng rộng rãi nhất ước tính như sau: cân nặng (kg) ≈ chu vi vòng ngực² × chiều dài ÷ 10,838. Một con vật có chu vi 180 cm và chiều dài 150 cm nặng khoảng 448 kg.

Sai số cho phép là từ 5% đến 10%. Để giảm thiểu sai số: luôn đo vào cùng một thời điểm, tốt nhất là vào buổi sáng, khi con vật được giữ cố định, đứng thẳng, bình tĩnh và được đỡ bằng cả bốn chân, thước dây sát vào lông và không siết chặt.

Trong trường hợp không có ước tính nào hữu ích

Cho dù ước tính được đưa ra từ ảnh chụp hay thước dây, vẫn có ba trường hợp không thể sử dụng phương pháp này:

• Bán bởi arrobaLỗi 8% trong toàn bộ lô hàng có thể gây thiệt hại lớn về tiền bạc khi chuyển sang phía đối tác.
• Cân chính thứcViệc đăng ký có giá trị đối với bên thứ ba yêu cầu thiết bị đã được hiệu chuẩn.
• Liều lượng thuốcLiều lượng thuốc tẩy giun, kháng sinh và thuốc diệt ve được tính theo kilogram. Sử dụng liều lượng thấp hơn mức cần thiết sẽ dẫn đến sự xuất hiện của ký sinh trùng kháng thuốc trong đàn; sử dụng liều lượng cao hơn sẽ gây ngộ độc cho động vật và kéo dài thời gian chờ trước khi giết mổ.

Những dấu hiệu cho thấy ứng dụng đang lạm dụng chức năng.

• Nó hứa hẹn cân nặng dựa trên ảnh chụp mà không cần yêu cầu cân đo hoặc vị trí tham chiếu.
• Hãy sử dụng các từ "chính xác," "đúng như dự đoán," hoặc "chuyên nghiệp" mà không cần chỉ rõ sai số cho phép.
• Nó không nêu rõ loài, giống hoặc độ tuổi nào mà phép tính này áp dụng.
• Nó yêu cầu các quyền không liên quan đến vai trò, chẳng hạn như danh bạ, tin nhắn hoặc micro.
• Có rất ít đánh giá trong cửa hàng này — một phần đáng kể các sản phẩm trong danh mục này thậm chí còn không có xếp hạng được công bố.

Vì sao một bức ảnh thông thường là chưa đủ.

Việc phân tích các lý do kỹ thuật là rất cần thiết, bởi vì chúng giải thích tại sao vấn đề không thể được giải quyết bằng một ứng dụng tốt hơn:

• Nó thiếu tính quy mô. Cùng một bức ảnh chụp một con bê ở gần máy ảnh và một con bò đực trưởng thành ở xa có thể tạo ra hình dạng giống hệt nhau. Nếu không có vật thể có kích thước đã biết trong khung hình, hoặc không có cảm biến độ sâu, phần mềm không thể biết được kích thước thực sự của con vật.
• Góc nhìn bị bóp méo. Một mức độ nghiêng nhất định của máy ảnh sẽ làm thay đổi tỷ lệ chiều cao so với chiều dài. Đó là lý do tại sao các hệ thống thương mại yêu cầu vị trí cố định.
• Ảnh chụp là hình ảnh hai chiều. Trọng lượng phụ thuộc vào thể tích. Việc ước tính thể tích từ một hình chiếu phẳng duy nhất đòi hỏi phải giả định độ sâu của vật thể, và giả định này là nguồn sai số lớn nhất.
• Tóc, bụi bẩn và ánh sáng đều là những thứ gây phiền toái. Ánh sáng ngược, bùn và lông tối màu trên nền tối làm giảm chất lượng phân đoạn đường viền.
• Con vật đang di chuyển. Tư thế đầu, tư thế chống đỡ của bàn chân và nhịp thở làm thay đổi hình dáng tổng thể giữa các lần nhấp chuột.

Khi nào phương pháp cân đo dựa trên hình ảnh mang lại hiệu quả

Có những trường hợp mà việc đầu tư này có ý nghĩa, và tất cả đều có chung một đặc điểm: khối lượng giao dịch lớn và liên tục đi qua cùng một điểm.

• Lệnh đóng cửa, Tại một cơ sở nơi hàng nghìn động vật đi qua cùng một hành lang xử lý, một camera cố định được hiệu chỉnh sẽ giám sát quá trình di chuyển của chúng mà không gây thêm căng thẳng.
• trung tâm nhân giống Điều này đòi hỏi phải có các đường cong tăng trưởng thường xuyên mà không cần dừng mẻ sản xuất trên cân.
• Nghiên cứu và cải tiến, Trong bối cảnh này, việc đo lường thường xuyên mà không cần tiếp xúc trực tiếp với động vật tự nó đã là một giá trị.

Đối với một cơ sở chỉ cân đo hàng hóa hai tháng một lần, chi phí của hệ thống này là không hợp lý. Thước dây và ứng dụng ghi dữ liệu là đủ để theo dõi, và cân chỉ được sử dụng khi cần số liệu chính xác.

Cần những điều kiện gì để một bức ảnh trở thành một phép đo?

Câu hỏi đúng không phải là "Trí tuệ nhân tạo có thể làm được không?", mà là "hình ảnh đó có chứa thông tin cần thiết không?". Để ước tính thể tích từ một bức ảnh, hệ thống cần những thứ mà một bức ảnh chụp bằng điện thoại thông thường không có:

• Tham khảo tỷ lệ. Máy ảnh không biết kích thước thực của vật thể đang chụp. Một con bê ở gần và một con bò ở xa sẽ cho ra hình ảnh tương tự nhau. Các hệ thống tiên tiến giải quyết vấn đề này bằng cách sử dụng máy ảnh ở vị trí cố định và độ cao đã biết, hoặc bằng cảm biến độ sâu.
• Góc điều khiển. Cùng một con bò khi được chụp ảnh từ trên cao, từ bên cạnh và từ góc ba phần tư sẽ tạo ra những hình bóng khác nhau. Nếu không có khung hình tiêu chuẩn, việc so sánh là không thể.
• Con vật ở đúng vị trí. Đứng yên, bốn chân đặt trên mặt đất, đầu ở vị trí tự nhiên, thân hình vuông góc với máy ảnh.
• Tách riêng quỹ. Việc cắt tỉa một con vật ở giữa đàn, trên đồng cỏ râm mát với những con vật khác phía sau, sẽ rất khó khăn.
• Hiệu chỉnh cho đàn gia súc. Mô hình cần được huấn luyện với các động vật có hình dạng tương tự với chính nó.

Việc kết hợp tất cả những điều này lại với nhau là hoàn toàn khả thi — và đó chính là lý do tại sao các hệ thống hiệu quả được cài đặt trong môi trường như vậy. cấu trúc cố định, Thông thường, việc này được thực hiện trong hành lang xử lý hàng hóa, với camera gắn cố định và hệ thống chiếu sáng ổn định. Đây không phải là ứng dụng chụp ảnh tự động.

Trong trường hợp này, việc cân đo dựa trên hình ảnh thực sự mang lại hiệu quả.

Có một kịch bản rõ ràng mà trong đó việc đầu tư là xứng đáng, và đó không phải là kịch bản của nhà sản xuất muốn ước tính số lượng mười con vật mỗi tháng:

• Âm lượng lớn và tần số cao. Các trang trại chăn nuôi và trại giữ gia súc thường xuyên cân trọng lượng của nhiều con vật. Ở đó, mỗi lần cân đều tốn công sức, gây căng thẳng và mất thời gian—và hệ thống tự động sẽ bù đắp chi phí nhờ năng suất tăng cao.
• Giảm căng thẳng. Việc đo chiều cao mà không cần giữ cố định động vật có nghĩa là ít phải tiếp xúc trực tiếp hơn, ít bị sụt cân do căng thẳng hơn và ít nguy cơ tai nạn liên quan đến con người hơn.
• Tần số mà thang đo không cho phép. Một hệ thống cố định có thể đo lường từng chuyển động của con vật, và chính đường cong liên tục — chứ không phải con số riêng lẻ — mới tạo ra giá trị.
• Tích hợp với hệ thống quản lý, Cập nhật hồ sơ của động vật mà không cần gõ chữ.

Đối với các trang trại quy mô nhỏ và vừa, lợi nhuận hiếm khi cân đối: chi phí đầu tư vào cơ sở hạ tầng và chi phí trên mỗi con vật đều cao, và... Băng cân có ứng dụng ghi lại Nó cung cấp những tính năng thiết yếu — theo dõi sự tăng cân — với chi phí gần như bằng không.

Câu hỏi thường gặp

Có ứng dụng miễn phí nào cân gia súc bằng ảnh chụp từ điện thoại di động không?

Không đáng tin cậy. Các ứng dụng miễn phí hiện có hoạt động bằng cách đo bằng thước dây, hoặc yêu cầu bạn cung cấp kích thước. Lời hứa về việc chỉ cần một bức ảnh đơn giản là có thể đo được trọng lượng không phù hợp với yêu cầu của công nghệ.

Vậy còn những video chứng minh nó hoạt động thì sao?

Đây thường là các buổi trình diễn hệ thống thương mại, với camera và cấu trúc cố định, hoặc các thử nghiệm trong điều kiện được kiểm soát. Điều không xuất hiện trong buổi trình diễn chính là hệ thống lắp đặt phía sau.

Độ chính xác của hình ảnh có tốt hơn so với băng từ không?

Trong một hệ thống được cài đặt và hiệu chỉnh tốt, kết quả thường có tính lặp lại cao hơn vì nó loại bỏ được sự sai lệch do bàn tay con người. Còn với ảnh chụp bằng điện thoại di động mà không có bất kỳ sự kiểm soát nào, kết quả sẽ tệ hơn.

Liệu có đáng để chờ đợi công nghệ này trở nên rẻ hơn không?

Đây là xu hướng, và nó đã lan đến các trang trại và trại chăn nuôi. Trong khi đó, việc đo đạc liên tục bằng thước dây mang lại hầu hết lợi ích—vì điều quan trọng trong việc giám sát là sự biến động, chứ không phải con số tuyệt đối.

Tôi có thể dùng bức ảnh này để kiểm tra lại kết quả đo bằng thước dây được không?

Về mặt thị giác, thì đúng vậy — và con mắt tinh tường của người làm việc với đàn gia súc là vô cùng quý giá. Nhưng về mặt số liệu, thì không: nếu không có tỷ lệ và góc chụp được kiểm soát, bức ảnh không thể đo lường được bất cứ điều gì.

Phần kết luận

Việc cân gia súc bằng ảnh chụp không phải là chuyện viễn tưởng: công nghệ thị giác máy tính ứng dụng trong chăn nuôi gia súc đã tồn tại, hoạt động trong điều kiện được kiểm soát và được bán như một sản phẩm trả phí cho các trang trại quy mô lớn. Điều không tồn tại là một phiên bản miễn phí, tức thì và không yêu cầu bất kỳ điều kiện nào.

Đối với hầu hết các bất động sản, phương pháp thực tế vẫn là sử dụng thước dây có khả năng thoát nước tốt, ghi lại kết quả trên điện thoại di động và coi đó là ước tính từ 5% đến 10%. Còn đối với việc mua bán, cân đo chính thức và định lượng thuốc, cân vẫn là công cụ không thể thiếu.

Đọc quá

• Ứng dụng cân gia súc: Cách lựa chọn và tránh những lời hứa hão huyền
• Ứng dụng miễn phí để cân gia súc: Ứng dụng nào miễn phí và ứng dụng nào không?
• Ứng dụng cân gia súc: Ưu điểm thực tế và những lầm tưởng trong lĩnh vực này
• Ứng dụng cân gia súc: Hướng dẫn cài đặt và sử dụng từng bước
• Ứng dụng cân gia súc: Khi ước tính không còn đủ
• Cân trọng lượng động vật bằng điện thoại di động: Ứng dụng ghi lại những gì và ước tính trọng lượng thực tế