圖像分類賦能野生動物保護,打造瀕危物種守護官

非法野生動物貿(mào)易正成為生物多樣性面臨的最大威脅之一。它不僅威脅物種的生存,破壞生態(tài)平衡,還對公共衛(wèi)生安全構(gòu)成風(fēng)險。而互聯(lián)網(wǎng)憑借著其匿名性和便捷性,正在成為?法野?動物貿(mào)易的重要渠道。
國際愛護動物基?會(IFAW)長期致?于保護瀕危物種,努?遏制?法貿(mào)易。?2004年起,IFAW就開始關(guān)注互聯(lián)?上的?法野?動物貿(mào)易現(xiàn)象,并與執(zhí)法部門及互聯(lián)?企業(yè)合作,開展?絡(luò)野?動物犯罪相關(guān)研究,提供有關(guān)打擊?絡(luò)?法貿(mào)易的能?培訓(xùn),建??法野?動物貿(mào)易關(guān)鍵詞庫,舉辦野?動物保護主題公眾及?戶教育活動,團結(jié)各??量共同打擊?絡(luò)野?動物貿(mào)易。隨著互聯(lián)?監(jiān)管?度的加強,?法貿(mào)易者開始采取更為隱蔽的?段,不再在?告中提到物種名稱或者關(guān)鍵詞,?是僅使?圖?或者視頻?告來逃避監(jiān)測和屏蔽。因此使?傳統(tǒng)的關(guān)鍵詞檢索?式難以發(fā)現(xiàn)?法貿(mào)易信息,?單純使???在海量的?絡(luò)?告中鑒別野?動物制品,不僅準確率不?,?且需要耗費?量時間。

?法貿(mào)易者采用隱蔽?段進行廣告宣傳
為了應(yīng)對這一挑戰(zhàn),IFAW與百度飛槳攜手,開發(fā)了利用人工智能技術(shù)打擊非法野生動物制品貿(mào)易的“瀕危物種AI守護官”1.0版。瀕危物種AI守護官”1.0版可以識別象、穿山甲、虎等三種野生動物的制品。野生動物制品的?法貿(mào)易是對瀕危物種的?要威脅,但此前市?上進?物種識別的AI?具主要是?于識別活體的野?動物,沒有能夠識野?動物制品的。這???是因為制品的訓(xùn)練數(shù)據(jù)相?于活體更加難以獲得,另???也是由于制品的樣式實在過于多樣化,并且與??、塑料、?材等材質(zhì)的制品外形?常類似。2023年,IFAW與百度再度合作,在飛槳的強大技術(shù)支持下,成功完成了“瀕危物種AI守護官”2.0版本的開發(fā)。2.0版本的守護官識別范圍擴大為9類野生動物制品和20種活體陸龜,識別準確度和速度也大大提升。

場景難點
在開發(fā)利???智能技術(shù)打擊?法野?動物制品貿(mào)易的“瀕危物種AI守護官”項?中,需要攻克的關(guān)鍵難點包括:
數(shù)據(jù)收集與標注難點:
非法野生動物制品的分類多,可供訓(xùn)練的圖片量較少。
數(shù)據(jù)標注過程不僅需要?量人力成本,更需要專業(yè)知識和經(jīng)驗。
不同類別數(shù)據(jù)數(shù)量相差?,?關(guān)注類圖?較多,?野?動物制品類圖?較少。
圖像識別技術(shù)挑戰(zhàn):
野?動物制品的外觀差異?,形狀、紋理、顏?變化多樣,識別難度?。
野?動物制品可能與仿制品外形和紋理極其相似,即使專業(yè)?員也容易誤識別。
對于部分加?或雕刻后的制品,其原始特征可能被改變或遮擋,?導(dǎo)致難以識別。
快速推理要求:
需快速篩選出互聯(lián)?上的野?動物制品圖?,以減少?法交易的發(fā)?和擴散。
因此在搭建野?動物制品圖像分類系統(tǒng)時,技術(shù)上?臨著?個顯著的挑戰(zhàn):
1. 使?較少的數(shù)據(jù)訓(xùn)練出準確且泛化能?強的野?動物制品識別模型。
2. 野?動物制品圖像分類系統(tǒng)在保證準確識別的同時,需要滿??效率推理的需求,以便快速在眾多圖?中識別出野?動物制品。

方案設(shè)計
該任務(wù)?共需要識別29類野?動物及其制品,但是需要同時區(qū)分野?動物的仿制品或者完全是?關(guān)注的類別,因為項目組希望模型可以忽略這些類別,?把真正野?動物及其制品的圖?召回并做分類。為了使?同?個模型解決這兩個問題,項目組將野?動物制品的仿制品和?關(guān)注的圖像融合為了第30類,所以這個任務(wù)被抽象為了?個30類的圖像分類任務(wù)。下圖中左圖為傳統(tǒng)上的兩階段解決思路,右圖為項目組的?案。

選擇好?案后,項目組使?了星河零代碼產(chǎn)線研發(fā)模型。星河零代碼產(chǎn)線集成了PaddleX的多種先進圖像分類模型,并提供了兩種適?于圖像分類的主要產(chǎn)線:通用圖像分類和?模型半監(jiān)督學(xué)習(xí)-圖像分類。鑒于野?動物制品的數(shù)據(jù)量較少、標注成本?和識別難度?,?模型半監(jiān)督學(xué)習(xí)圖像分類產(chǎn)線可以進?步調(diào)優(yōu)模型, 解決通?圖像分類在這些問題上的局限。同時,通過使?云端的V100多卡算?,項目組能夠以低成本和低門檻有效解決野?動物制品的識別難題。
模型選型:PaddleX 提供了 3 檔 9 種 SOTA 圖像分類模型,包含?精度模型、?效率模型、精度-效率均衡模型,具體模型如下表所示。

考慮到在該場景的模型需要滿?快速推理的需求,項目組根據(jù)提供的模型精度表選擇了?效率模型作為待選模型?案,在?效率的三個模型中, PP-LCNet_x1_0 效率更?,所以項目組將其作為了base迭代模型。

零代碼開發(fā)

數(shù)據(jù)校驗
在零代碼產(chǎn)線中?持數(shù)據(jù)劃分及數(shù)據(jù)校驗。經(jīng)過數(shù)據(jù)校驗項目組可以得到如下結(jié)果,包含了數(shù)據(jù)集在訓(xùn)練集、驗證集抽樣的樣本帶標簽的可視化效果,以及數(shù)據(jù)集的樣本類別分布圖。



模型訓(xùn)練/調(diào)優(yōu)
眾所周知,超參數(shù)對模型精度的影響?常?,星河零代碼產(chǎn)線將影響最?的?些超參數(shù)在前端展示了出來,?便?戶調(diào)試。配置好參數(shù)后,可?鍵提交訓(xùn)練。

在這個過程中,項目組根據(jù)這個野?動物及制品的數(shù)據(jù)做了很多優(yōu)化,最終將模型的精度從80.3%優(yōu)化到了86.5%。

為了進?步提升模型的精度,項目組在此基礎(chǔ)上使?了星河零代碼產(chǎn)線的?模型半監(jiān)督學(xué)習(xí)-圖像分類產(chǎn)線, 最終模型精度為92.5%,較之前提升了6個百分點,達到了上線效果。該任務(wù)的?模型半監(jiān)督學(xué)習(xí)-圖像分類流程整體如下圖:

整個過程中的精度優(yōu)化結(jié)果如下圖所示:


模型部署與效果展示
星河零代碼產(chǎn)線打通了模型部署流程,可以選擇標記過的模型權(quán)重,?鍵部署為在線服務(wù) API,不僅可以在其他聯(lián)?設(shè)備中調(diào)? API,也?持通過在線體驗應(yīng)?單圖測試模型效果。

在線服務(wù)化部署頁面

服務(wù)調(diào)用方式

服務(wù)化部署測試效果
如需將模型部署到離線設(shè)備上,也可獲取離線部署包。根據(jù)其中的示例?檔即可在??的設(shè)備上實現(xiàn)快速部署。


用戶聲音
2020年,“瀕危物種AI守護官”1.0版正式上線以來,已累計協(xié)助篩查近36萬圖片信息,準確識別出21271幅目標非法野生動物制品圖片,促成7853條非法貿(mào)易廣告被刪除。這一工具幫助項目組鎖定了很多傳統(tǒng)方法無法發(fā)現(xiàn)的信息,大大提高了工作效率和準確性,更好的支持執(zhí)法和互聯(lián)網(wǎng)平臺監(jiān)管等相關(guān)工作。2024年“瀕危物種AI守護官”2.0版部署成功。希望升級后的守護官能幫助項目組識別更多非法野生動物貿(mào)易,在保護瀕危物種中發(fā)揮更重要的作用。

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