АЛГОРИТМ СЛЕЖЕНИЯ ЗА МИГРИРУЮЩИМИ ЖИВОТНЫМИ ПОСРЕДСТВОМ ФОТО- ИЛИ ВИДЕОФИКСАЦИИ Текст научной статьи по специальности «Математика»

ISSN 1026-5627

Русский орнитологический журнал 2023, Том 32, Экспресс-выпуск 2343: 4069-4072

Алгоритм слежения за мигрирующими животными посредством фото-или видеофиксации

А.А.Емцев, Н.В.Наконечный

Александр Александрович Емцев, Николай Владимирович Наконечный. Сургутский государственный университет, ул. Энергетиков, д. 22, Сургут, 628408, Россия. E-mail: [email protected]; [email protected]

Поступила в редакцию 1 сентября 2023

Для слежения за перемещением животных зоологи используют преимущественно телеметрию (Lorentsen et al. 1998; Дистанционные... 2011), мечение стандартными алюминиевыми и цветными кольцами (Кольцевание. 1976; Dravecky et al. 2008), а также красители. На отдельные способы определения местонахождения перемещающихся объектов и используемые средства получены патенты (Способ мечения... 1978; Ножная метка. 1991; Способ ... 2007 и др.). Эти методы, однако, имеют существенный недостаток — животное должно быть поймано для мечения. Спутниковая телеметрия к тому же остаётся пока довольно дорогостоящим мероприятием и большинству исследователей недоступна.

Предлагаемый нами способ ориентирован на фото- или видеофиксацию наблюдателем или автоматической фотоловушкой животного в его естественной среде обитания. На основании полученных изображений производится анализ встречаемости конкретной особи в пределах её пространства жизнедеятельности. Главным условием выполнения задачи является принадлежность животного к видам, для которых характерна уникальная окраска каждой особи. Это могут быть представители разных классов. Учитывая относительную простоту наблюдений и фотографирования птиц, огромное число орнитологов-любителей, рассматриваемый метод особенно перспективен для изучения миграций представителей данной таксономической категории, особенно редких и уязвимых. К настоящему времени известны работы, посвящённые индивидуальной окраске и её изменчивости у группы особей отдельных видов, например, у тулеса Pluvialis squatarola (Рябицев 1998). Точность метода будет определяться постоянством окраски животного и выраженностью его индивидуальных признаков (рисунка).

Ниже представлена последовательность действий, необходимых для получения запланированного результата. Также на рисунке приведена схема реализации способа отслеживания мигрирующего животного.

Этап 1. Съёмка животного с уникальной индивидуальной окраской. Съёмка может происходить как случайным образом посредством попа-

дания объекта в объектив камеры фотоловушки, так и при целенаправленном его фотографировании наблюдателем в естественной среде обитания. При этом фотоловушка устанавливается в местах, наиболее посещаемых изучаемым видом. Фотографирование должно производиться при таких освещении, ракурсе и позе животного, которые наиболее удачны для дальнейшей обработки изображения, анализа особенностей его индивидуальной окраски. Таким образом, эти условия для каждого представителя должны быть стандартизированными. Они определяются особенностями окраски животного и другими диагностическими признаками (форма тела, наиболее характерная поза и пр.).

Реализация способа отслеживания мигрирующего животного

Этап 2. Полученные фотографии или видеокадры загружаются в Интернет через специальный сайт и создают базу данных этого сайта. Она хранится на определённом сервере (виртуальном хостинге) и может быть интегрирована в уже существующие базы, посвящённые биоразнообразию. При загрузке изображений их автор вносит в специальные поля регистрационную информацию. Для каждой фотографии он указывает дату и место (координаты) съёмки животного. Предоставляется возможность установления координат по имеющейся подробной карте, для чего выбирается нужный район, в котором точкой отмечается место съёмки. Точка привязывается к координатной сетке карты, координаты отображаются в соответствующем поле. Перед работой с сайтом любой его посетитель проходит регистрацию с обязательным введением своих фамилии, имени и отчества. Для обратной связи приводится электронная почта или иные контактные данные. Перед регистрацией посетитель знакомится с пользовательским соглашением.

Этап 3. Зарегистрированный пользователь сайта может сделать запрос на поиск изображений особей конкретного вида животного, хранящихся в базе, которые совпадают по специфическим признакам индивидуальной окраски. Причём пользователю предоставляется возможность перед поиском определить процент совпадения, то есть вероятность принадлежности изображений животного одной особи вида. Процессы поиска, сравнения и анализа изображений осуществляет специальная программа. Она на основании особого алгоритма с применением искусственного интеллекта определяет на изображениях вид животного, интересующий пользователя. Если изображений таких в базе несколько, она сопоставляет между собой индивидуальную окраску особей. Программный алгоритм распознавания вида и определения индивидуальной окраски составляющих его особей с дальнейшим сравнением нескольких изображений разрабатывается для каждого представителя отдельно. В случае совпадения окраски особей на двух или более изображениях в отдельном поле или на отдельной странице программа формирует их список с указанием всей сопроводительной информации. Эти регистрации отображаются на географической карте. Даётся возможность работы с выбранными снимками. Помимо поиска изображений животных, с определённой вероятностью демонстрирующих одну и ту же особь, программа должна производить отбор всех её изображений с сопроводительной информацией при получении такой команды от пользователя. Эта дополнительная функция полезна для совершения выборки данных о пространственно-временном распространении вида и в той или иной интерпретации уже используется в некоторых проектах (например, в социальной сети iNaturalist - https://www.inaturalist.org/).

Этап 4. Если программа находит два или более пространственно разобщённых изображений одной особи вида, пользователь сайта про-

водит анализ полученной информации и на её основании определяет место пребывания животного в некоторые моменты времени, устанавливает вероятные пути миграций. Аналогично определяется длительность пребывания животного на конкретной территории и его примерный возраст.

Вышеизложенное относится к одному из возможных способов слежения за немечеными животными. Существующие в настоящее время алгоритмы слежения за движущимися объектами не ориентированы на специфику применения их к животным и широкое использование для этого фотографического или видеоматериала наблюдателей из числа любителей (Системы и способы. 2018). Другие сосредоточены главным образом на характеристике автоматизированных систем баз знаний по обработке изображений (Автоматизированная система. 2004).

Литератур а

Автоматизированная система базы знаний по обработке, анализу и распознаванию изображений: пат. RU 36907 U1 Рос. Федерация: МПК G06F 17/30, G06T 1/00 / Гуревич И.Б., Гуревич Н.Г., Мурашов Д.М., Трусова Ю.О.; патентообладатель ООО «Информац. ис-след.» («Изучение, Оценивание, Распознавание»), Гуревич И.Б. № 2003132925/20, заявлено 14.11.2003; опубл. 27.03.2004. 1-15. Дистанционные методы исследования в зоологии: материалы науч. конф. 2011. М.: 1-108. Кольцевание в изучении миграций птиц фауны СССР. 1976. М.: 1-256. Ножная метка для птиц: пат. SU 1690644 A1 СССР: МПК A01K 35/00 / Жатканбаев А.Ж., Гаврилов А.Э.; заявитель Ин-т зоологии АН КазССР. № 4412915/15, заявлено 19.04.1988; опубл. 15.11.1991, Бюл. № 42. 1-2. Рябицев В.К. 1998. Полиморфизм окраски, территориальный консерватизм и постоянство

пар у тулеса // Экология 29, 2: 127-132. Системы и способы отслеживания движущихся объектов на видеоизображении: пат. RU 2670429 C1 Рос. Федерация: МПК G06T 7/292, H04N 7/18 / Алтуев М.К., Сучков Е.П., Фаломкин И.И., Шмелёв В.В., Калинин Р.В.; патентообладатель ООО «Ай Ти Ви групп». № 2017141015, заявлено 24.11.2017; опубл. 23.10.2018, Бюл. № 30. 1-18. Способ и система определения местонахождения передвигающегося объекта: пат. RU 2302662 C1 Рос. Федерация: МПК G08B 25/08 / Заславский А.С., Мавроди В.П.; патентообладатель Заславский А.С. № 2005135830/11, заявлено 18.11.2005; опубл. 10.07.2007, Бюл. № 19. 1-6.

Способ мечения животных и птиц: пат. SU 625665 A1 СССР: МПК A01K 11/00 / Соложенкин П.М., Бободжанов П.Х., Сапожников Г.Н.; заявитель Отд. охраны и рационал. использования природ. ресурсов АН Тадж. СССР. № 2154084/30-15, заявлено 04.07.1975; опубл. 30.09.1978, Бюл. № 36. 1-3. Dravecky M., Sellis U., Bergmanis U., Dombrovski V., Lontkowski J., Maciorowski G., Maderic B., Meyburg B.-U., Mizera T., Stój M., Treinys R., Wójciak J. 2008. Colour ringing of the Spotted Eagles (Aquila pomarina, Aquila clanga and their hybrids) in Europe - a review // Slovak Raptor J. 2: 37-52. Lorentsen S.-H., 0ien I.J., Aarvak T. 1998. Migration of Fennoscandian Lesser White-fronted Geese Anser erythropus mapped by satellite telemetry // Biol. Conservation 84, 1: 47-52.