Saimaannorpan tunnistaminen halutaan automatisoida konenäöllä

Saimaannorpan tunnistaminen halutaan automatisoida. Näin saataisiin reaaliaikaista ja uudenlaista tietoa siitä, miten erittäin uhanlainen laji käyttäytyy, minne yksilöt liikkuvat ja mitä niille tapahtuu. LUT:ssa käynnissä olevan konenäön tutkimuksen lopputavoite on, että jokaiselle saimaannorpalle saadaan biometrinen passi. Se syntyy kunkin norpan yksilöllisestä turkkikuviosta tietokoneella tapahtuvan älykkään laskennan ja digitaalisen kuvankäsittelyn avulla. Tiedot olisi tarkoitus säilöä niin sanottuun saimaannorppa-tietokantaan.

Tähän asti saimaannorppien tunnistaminen on tehty käsin, ja norppien turkkiin on asennettu lähettimet. Käsin tunnistus on kuitenkin aikaa vievää ja hankalaa, lisäksi lähettimet voivat häiritä jonkin verran eläintä.

"Nyt on tarkoitus auttaa  norppien tunnistamista siten, että turkit löydetään kuvista, jolloin turkista tulee kunkin norpan biometrinen passi. Saimaannorppa voi olla missä asennossa tahansa, joten meidän pitää saada aikaan asentoriippumaton tunnistus tietokoneen konenäkösovelluksella. Aluksi meidän pitää paikoittaa norppa kuvasta. Seuraavaksi meidän on luokiteltava eli tunnistettava, mikä yksilö noin 300 saimaannorpasta on kyseessä", kertoo tietojenkäsittelytekniikan professori Heikki Kälviäinen Konenäön ja hahmontunnistuksen laboratoriosta.

Kälviäisen mukaan alustavat tutkimustulokset näyttävät siltä, että saimaannorppien automaattinen tunnistaminen on täysin toteutettavissa. Tunnistamisen automatisointia testataan aluksi testiympäristössä kustakin noin 300 norpasta saaduilla useilla kuvilla, joita tutkijoilla on yhteensä yli tuhat. Automatisointijärjestelmän valmistuttua lopullinen tunnistaminen tehdään luonnossa olevien riista- ja villieläinkamerakuvien perusteella.

Yhteistyötä biologien kanssa

Kälviäinen kertoo, että Itä-Suomen yliopiston Saimaannorppa-tutkimusryhmä otti häneen viime vuonna yhteyttä ja pyysi apua norppien seurannan automatisoinnin tutkimukseen.

"Tarvitsemme tutkimuksessa ehdottomasti myös biologeja. He osaavat kertoa, mistä turkin osasta näkee, että yksilöt ovat eri norppia. Luonnossa haaste on se, että saattaa olla pimeää, jolloin myös kuvan tausta sekoittuu norppaan. Norppa voi myös olla sellaisessa asennossa, josta sitä on vaikea tunnistaa."

Automatisoinnin myötä saimaannorppia tutkivien biologien olisi jatkossa helppo tietää, onko jollekin alueelle ilmestyvä yksilö uusi vai ei, tai vaikkapa mitä jokin kuollut yksilö on tehnyt ennen menehtymistään. Kun yksilöt tunnistetaan automatisoidusti, voidaan varmentaa entistä helpommin myös norppien pariutumista.

"Biologit myös tietävät, minne kamerat kannattaa luonnossa asettaa. Koskaanhan ei varmaksi tiedä, miltä tilanne luonnossa näyttää. Tällä hetkellä teemme perustutkimusta, mutta lopulta tavoitteena on löytää norpan automatisoituun tunnistamiseen mahdollisimman joustava tietokonepohjainen ratkaisumalli. Tietokantasysteemin opettaminen kestää kauan, mutta kun se on oppinut, tieto tulee nopeasti reaaliajassa", Kälviäinen painottaa.

Villieläinten tunnistamisen automatisointi on maailmalla jatkuvasti kasvava tutkimusalue. Esimerkiksi valaita, sisiliskoja, antilooppeja ja hylkeitäkin pyritään tunnistamaan automatisoidusti. Näin on esimerkiksi saatu selville, että sokea hylje on pystynyt uimaan useita satoja kilometrejä.

"Kun onnistumme tässä, jatkossa voimme ehkä tehdä toisen tietokannan sukulaisnorppien eli laatokannorppien tunnistamiseksi. Niitä on joitakin tuhansia, ja niillä on hieman erilainen turkkikuvio. Suunnitteilla on myös yhteinen jatkohanke Itä-Suomen yliopiston kanssa, jotta norppien automatisoitu seurantasysteemi saataisiin jalkautettua käytäntöön."

Lisätietoja:

Heikki Kälviäinen, p. +358 40 586 7552, heikki.kalviainen@lut.fi