Rozpoznávanie zvierat a ich migračných koridorov

29. jan. 2016 • Technické vedy

Rozpoznávanie zvierat a ich migračných koridorov

Niektorí z Vás si mohli všimnúť pri cestovaní po nemeckých a rakúskych diaľniciach nadjazdy, po ktorých nechodili autá a dokonca na nich nebol položený ani asfalt a spravená cesta. Takéto nadjazdy sa nazývajú „zelené mosty“ alebo migračné mosty pre zvieratá. Hlavnou úlohou takýchto mostov je zachovanie prirodzených migračných koridorov migrujúcej zvery. Nemenej významnou úlohou je zníženie počtu dopravných nehôd, kde dochádza ku zrážke dopravného prostriedku s migrujúcou zverou.
V posledných rokoch sa na Slovensku každoročne buduje nová diaľničná infraštruktúra. Ak si chceme na Slovensku zachovať rozmanitosť a početnosť voľne žijúcich živočíchov v prírode, je potrebné myslieť na to, že prirodzené správanie zvieraťa je migrácia. Výstavbou nových diaľnic zasahujeme do prirodzených koridorov zvierat, čo môže viesť k obmedzeniu možnosti migrovania zvierat a ohrozeniu zvieracej populácie. Otázkou ale zostáva, kde stavať takéto zelené mosty tak, aby boli efektívne? Jedným z možných riešení je použitie inteligentných kamerových systémov a pokročilých algoritmov detekcie a rozpoznávania objektov (zvierat) z videosekvencie.

Popis systému
Systém sa skladá z hľadiska funkčnosti z dvoch hlavných modulov:
•    Sledovacie zariadenie.
•    Hlavná výpočtová jednotka.
Sledovacie zariadenie sa skladá z videokamery a zariadenia s programovou výbavou a je určené na sledovanie pohybu zvierat vo voľnej prírode. Sledovacích zariadení je v rámci systému viacero a sú rozmiestnené v určitej oblasti, v ktorej chceme určiť migračné koridory. Programové vybavenie v zariadení zbiera údaje z kamier a zo senzorov a pomocou pokročilých algoritmov počítačového videnia deteguje pohyb v prislúchajúcej oblasti. Následne aplikuje algoritmy efektívneho popisu pohybujúcich sa objektov a odošle tieto dáta pomocou rádiového modulu, ktorý je súčasťou sledovacieho zariadenia, do hlavnej výpočtovej jednotky.
Ukážka migračných koridorov na testovacej sekvencii, Zdroj: Matúška S., Dizertačná práca: Rozpoznávanie zvierat v dynamických sekvenciách pre určovanie migračného potenciálu voľne žijúcich živočíchov, Žilinská univerzita v Žiline, Elektrotechnická fakulta, Katedra telekomunikácií a multimédií, 2014 Hlavná výpočtová jednotka (HVJ) slúži ako server a riadiace zariadenie pre celý systém. Jeho hlavnou úlohou je prijímať dáta zo všetkých sledovacích zariadení. Pomocou algoritmov strojového učenia a klasifikačných algoritmov na základe natrénovaných dát, je HVJ schopné zaradiť neznáma zvieratá do jednej zo známych tried. Systém je netrénovaný na rozpoznávanie veľkých cicavcov, ktorí sa nachádzajú na území Slovenskej republiky, menovite: medveď, vysoká zver, diviak, líška a vlk. HVJ týmto spôsobom spracúva dáta zo všetkých sledovacích zariadení.
Keďže HVJ pozná polohu všetkých zariadení, dokáže na základe spracovaných dát určovať vektory pohybu jednotlivých druhov zvierat a výsledné migračné koridory v požadovanej oblasti.
Ukážka migračných koridorov vytvorených z jedného sledovacieho zariadenia na testovacej videosekvencii je zobrazená na obrázku. V testovacom videu sa pohyboval medveď. Bodky značia kadiaľ sa zviera pohybovalo a žlté šípky určujú dominantný smer jeho pohybu. Farba jednotlivých bodiek určuje, do ktorej triedy bolo neznáme pohybujúce sa zviera zaradené inteligentným systémom.
Informácie, ktoré dokáže poskytnúť systém rozpoznávania zvierat, môžu byť využité pri:
•    plánovaní výstavby novej cestnej infraštruktúry vzhľadom na prirodzené migračné koridory voľne žijúcich zvierat.
•    efektívnom budovaní zelených migračných koridorov pre zvieratá v rámci existujúcej cestnej infraštruktúry.
•    sčítavaní voľne žijúcich zvierat na území.
•    znížení počtu nehôd spôsobených stretom s migrujúcou zverou.

Poďakovanie:
Tento výskum bol podporený projektom E!6752 – DETECTGAME: R&D for Integrated Artificial System for Detecting the Wildlife Animals, ktorý bol spolufinancovaný Ministerstvom školstva, vedy, výskumu a športu Slovenskej republiky v rámci vedecko-výskumného programu EUREKA.

Autori:

Ing. Slavomír MATÚŠKA, PhD., doc. Ing. Róbert HUDEC, PhD., Katedra telekomunikácií a multimédií, Elektrotechnická fakulta, Žilinská univerzita v Žiline 

Uverejnila: BK

Hore
Aurelium - centrum vedy
Publikácie Veda v CENTRE
Veda v Centre
Quark_2019
kúpa časopisov jún 2016
TAG Slovenská veda
banner záhrady
Zaujímavosti vo vede
Šváby patria s viac ako 110 000 katalogizovanými vzorkami k najpočetnejším suchozemským fosíliám.
Zistite viac