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Enregistrement W4319456044 · doi:10.1016/j.isprsjprs.2023.01.025

From crowd to herd counting: How to precisely detect and count African mammals using aerial imagery and deep learning?

2023· article· en· W4319456044 sur OpenAlexaff
Alexandre Delplanque, Samuel Foucher, Jérôme Théau, Elsa Bussière, Cédric Vermeulen, Philippe Lejeune

Notice bibliographique

RevueISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing · 2023
Typearticle
Langueen
DomaineBiochemistry, Genetics and Molecular Biology
ThématiqueIdentification and Quantification in Food
Établissements canadiensMcGill UniversityUniversité de Sherbrooke
Organismes subventionnairesFonds pour la Formation à la Recherche dans l’Industrie et dans l’AgricultureFonds De La Recherche Scientifique - FNRSEuropean Commission
Mots-clésConvolutional neural networkArtificial intelligenceGeographyOvisLivestockWildlifeComputer scienceDeep learningCartographyPattern recognition (psychology)Computer visionForestryEcologyBiology

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Rapid growth of human populations in sub-Saharan Africa has led to a simultaneous increase in the number of livestock, often leading to conflicts of use with wildlife in protected areas. To minimize these conflicts, and to meet both communities’ and conservation goals, it is therefore essential to monitor livestock density and their land use. This is usually done by conducting aerial surveys during which aerial images are taken for later counting. Although this approach appears to reduce counting bias, the manual processing of images is time-consuming. The use of dense convolutional neural networks (CNNs) has emerged as a very promising avenue for processing such datasets. However, typical CNN architectures have detection limits for dense herds and close-by animals. To tackle this problem, this study introduces a new point-based CNN architecture, HerdNet, inspired by crowd counting. It was optimized on challenging oblique aerial images containing herds of camels (Camelus dromedarius), donkeys (Equus asinus), sheep (Ovis aries) and goats (Capra hircus), acquired over heterogeneous arid landscapes of the Ennedi reserve (Chad). This approach was compared to an anchor-based architecture, Faster-RCNN, and a density-based, adapted version of DLA-34 that is typically used in crowd counting. HerdNet achieved a global F1 score of 73.6 % on 24 megapixels images, with a root mean square error of 9.8 animals and at a processing speed of 3.6 s, outperforming the two baselines in terms of localization, counting and speed. It showed better proximity-invariant precision while maintaining equivalent recall to that of Faster-RCNN, thus demonstrating that it is the most suitable approach for detecting and counting large mammals at close range. The only limitation of HerdNet was the slightly weaker identification of species, with an average confusion rate approximately 4 % higher than that of Faster-RCNN. This study provides a new CNN architecture that could be used to develop an automatic livestock counting tool in aerial imagery. The reduced image analysis time could motivate more frequent flights, thus allowing a much finer monitoring of livestock and their land use.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,002
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,007
Score d'incertitude au seuil0,013

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,002
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,000
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0010,002
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,001

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,020
Tête enseignante GPT0,278
Écart entre enseignants0,258 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations42
Publié2023
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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