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Enregistrement W4387470644 · doi:10.1093/jas/skad347

A computer vision image differential approach for automatic detection of aggressive behavior in pigs using deep learning

2023· article· en· W4387470644 sur OpenAlexafffund
Jasmine Fraser, Harry Aricibasi, Dan Tulpan, Renée Bergeron

Notice bibliographique

RevueJournal of Animal Science · 2023
Typearticle
Langueen
DomaineVeterinary
ThématiqueAnimal Behavior and Welfare Studies
Établissements canadiensUniversity of Guelph
Organismes subventionnairesNatural Sciences and Engineering Research Council of CanadaCanada First Research Excellence Fund
Mots-clésConvolutional neural networkArtificial intelligencePoolingPattern recognition (psychology)Deep learningComputer scienceDropout (neural networks)Image (mathematics)Sigmoid functionMachine learningArtificial neural network

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Pig aggression is a major problem facing the industry as it negatively affects both the welfare and the productivity of group-housed pigs. This study aimed to use a supervised deep learning (DL) approach based on a convolutional neural network (CNN) and image differential to automatically detect aggressive behaviors in pairs of pigs. Different pairs of unfamiliar piglets (N = 32) were placed into one of the two observation pens for 3 d, where they were video recorded each day for 1 h following mixing, resulting in 16 h of video recordings of which 1.25 h were selected for modeling. Four different approaches based on the number of frames skipped (1, 5, or 10 for Diff1, Diff5, and Diff10, respectively) and the amalgamation of multiple image differences into one (blended) were used to create four different datasets. Two CNN models were tested, with architectures based on the Visual Geometry Group (VGG) VGG-16 model architecture, consisting of convolutional layers, max-pooling layers, dense layers, and dropout layers. While both models had similar architectures, the second CNN model included stacked convolutional layers. Nine different sigmoid activation function thresholds between 0.1 and 1.0 were evaluated and a 0.5 threshold was selected to be used for testing. The stacked CNN model correctly predicted aggressive behaviors with the highest testing accuracy (0.79), precision (0.81), recall (0.77), and area under the curve (0.86) values. When analyzing the model recall for behavior subtypes prediction, mounting and mobile non-aggressive behaviors were the hardest to classify (recall = 0.63 and 0.75), while head biting, immobile, and parallel pressing were easy to classify (recall = 0.95, 0.94, and 0.91). Runtimes were also analyzed with the blended dataset, taking four times less time to train and validate than the Diff1, Diff5, and Diff10 datasets. Preprocessing time was reduced by up to 2.3 times in the blended dataset compared to the other datasets and, when combined with testing runtimes, it satisfied the requirements for real-time systems capable of detecting aggressive behavior in pairs of pigs. Overall, these results show that using a CNN and image differential-based deep learning approach can be an effective and computationally efficient technique to automatically detect aggressive behaviors in pigs.

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)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,001
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Expérimental (laboratoire) · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,007
Score d'incertitude au seuil0,013

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

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

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 Opus0,057
Tête enseignante GPT0,370
Écart entre enseignants0,313 · 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'étudeExpérimental (laboratoire)
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

Citations8
Publié2023
Routes d'admission2
Résumé présentoui

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