黄河三角洲鸟类智能识别与分析系统成果简介

一、成果研究背景

随着国务院印发《黄河流域生态保护和高质量发展规划纲要》，黄河流域生态保护和高质量发展已成为重大国家战略。2021年习近平总书记在山东考察时提出 “十四五”要整治黄河流域生态环境，推进生态保护修复。鸟类多样性是生物多样性指标的重要组成部分，保护鸟类多样性是保护生态环境、促进生态系统恢复的重要手段。                                               

图1黄河三角洲

黄河三角洲湿地管理部门开展了常态化的鸟类种类、数量与分布的动态监测工作。目前保护区内针对鸟类监控主要是人主动观测，鸟类的分辨依赖于人工经验，导致数据的时效性、准确性较低，数据识别的智能化水平不足，特别在珍稀和濒危物种观测领域，可能因为出现次数少、数量稀少，无法被观测到。因此，亟需开展鸟类智能识别终端及基于深度学习的智能识别算法研究，研制相关装备并构建示范应用系统，以提升黄河三角洲鸟类智能识别能力，为保护鸟类多样性提供技术与数据支持。

二、成果主要内容以及关键科学问题

1.主要内容

黄河三角洲鸟类智能识别与分析系统以提高三角洲湿地生态修复能力为目标，瞄准湿地珍惜鸟类保护与行为研究的需求，开展智能鸟类识别终端研制、设计基于神经网络的鸟类智能识别算法，设计开发黄河三角洲鸟类智能识别与分析系统。

统筹考虑保护区湿地的地理特征、鸟类分布区域、人工观测平台分布等，在保护区重点区域布置鸟类识别终端，建设完善的鸟类监测通信网络，完成保护区内珍惜鸟类的高清视频信息采集、智能分类识别、生态保护宣传等，提高对保护区鸟类动物的监测能力、科研能力以及宣传教育能力。

图2系统架构图

图3鸟类智能识别与分析系统结构图

2.关键科学问题

1) 高清鸟类图像信息获取

高清鸟类图像是实现鸟类种类识别、行为分析、疫情追踪与预警的重要信息来源。由于保护区范围广、人口少，现有的鸟类图像以人工拍摄为主，存在获取信息有限，无法全时段获取信息等问题。现有的视频监控以红外监控为主，存在成像质量低、无法智能识别等问题。因此，利用黑光成像技术、绿色风光能源技术、高性能边缘计算和远程高带宽无线传输技术，研制全时域鸟类智能识别终端，可以实现野外鸟类高清图像获取与智能识别。

图4黄河三角洲自然保护区

图5鸟类智能识别终端

2) 鸟类智能识别算法

鸟类智能识别是开展鸟类多样性调查与生态保护的重要内容。现有的算法基本采用后期集中视频处理为主，在识别时效性、算法精度、服务器计算资源开销等方面存在较大的不足。本项目采用边缘智能计算技术，设计基于弱监督的细粒度分类方法，通过图像中鸟类细微特征进行分类识别，实现对鸟类的识别与监测，并不断更新新物种鸟类数据。

图6黄河三角洲鸟类

图7鸟类识别分类

三、对服务黄河流域生态环境保护与高质量发展的积极作用

1.监测能力

通过黄河三角洲鸟类智能识别与分析系统，对鸟类进行实时的监测，能够及时的掌握自然保护区鸟类种类、数量情况，达到对自然保护区内鸟类的智能保护和管理。

2.科研能力

通过鸟类智能识别系统的识别与分析，为鸟类的科学研究提供数据资源，达到相关管理部门对提升黄河三角洲生态环境、鸟类动物科研能力的目标。

3.宣传教育能力

通过该系统，加大对黄河三角洲自然保护区生态环境保护的宣传教育力度，提高对民众的科普宣教能力。

技术成果联系人：李正宝   联系电话：18661902175