生物多樣性之美｜ 天下“滾滾”一個樣？成都大熊貓基地“熊臉識別”讓國寶也“刷臉”

封面新聞記者 于婷

進超市買東西，出門刷臉就能買單。進火車站、地鐵站，面對攝像頭道閘就為你打開。人臉識別已應用於各行各業。在成都，“滾滾”也享受了這樣的高科技。

大熊貓國家公園設立一週年之際，“熊臉識別”已經在成都大熊貓繁育研究基地裏變成現實。這種“熊臉識別”與“人臉識別”類似，能根據照片辨別出每只大熊貓的身份，使得工作人員足不出戶就能看到保護區內的真實情況，有效提升了野生動物監測保護工作的效率。

12月9日，跟隨“生物多樣性之美”網路主題活動暨國家公園媒體行的腳步，我們也一起去感受一下這項“黑科技”的神奇。

誕生

為野生動物種群數量常態化監測提供可能

大熊貓種群調查和動態監測，是劃定自然保護區、開展就地保護和遷地保護的重要基礎，個體識別則是開展大熊貓種群調查和健康監測的前提條件。

但是，在實際調查中，野生動物活動範圍大，而且警惕性高，活動比較隱秘，在野外很難通過直接接觸活體的方式來進行數量調查。即便能夠接觸到，也很難通過肉眼來分辨不同個體之間的差別，更別説確定數量了。就拿大熊貓來説，人們在茫茫竹海中跑上一兩個月，也未必能有幸一睹其風采。因此，科學家們陸續發明瞭“咬節法”“非損傷性DNA取樣”等方法，通過採集大熊貓的糞便、毛髮等遺留物來統計數量，但也存在耗費人力多、調查時間長等缺點。

在大熊貓國家公園建設試點過程中，甘肅白水江國家級自然保護區率先建成大熊貓棲息地空間數據動態監測系統。在野生動物進入監控區之後，可自動進行識別、拍攝，準確辨認野生動物的類型。其中，識別率最高的就是“國寶”大熊貓了，圓滾滾的身體，一身黑白襖，紅外線一掃，老遠就能知道它來了。

“熊臉識別”等科技手段的應用，為實現野生動物種群數量常態化監測提供了可能。有了穩定可靠的監測數據，就可以根據種群數量、結構、分佈的變化來評價保護成效，及時制定相應的保護策略。

實現

網格化熊貓臉部獲取高維大型特徵數據集

僅有黑白照片的國寶熊貓，臉部特徵明顯與人類不同，顏色單一、表情缺乏、鑒定特徵少，現有的臉部識別方法中公開的找眼睛、鼻子、嘴和臉輪廓等特徵點位置的方法，用於大熊貓無法實現。那如何實現“熊臉識別”呢？

“我們經過研究得出基於檢測大熊貓獨有的臉部黑白邊界找到臉部關鍵點的方法進行臉部對齊，同時我們的方法除了能夠實現找到大熊貓臉部關鍵點以對齊外，臉部邊界對齊還可以最小化熊貓臉的變化，讓臉部對齊非常精確，保證了後續臉部識別的精確。”據熊貓基地相關負責人介紹，他們開發了針對熊貓個體面部識別困難的一整套方法流程，在對每一隻大熊貓的臉部圖像單獨訓練分類之前，還需要採用能覆蓋熊貓臉部的七種網格來網格化熊貓臉部，七個網格的分佈及特徵的級聯能充分表徵大熊貓特有面部特徵，獲取高維大型特徵數據集。

解決了初步的識別難題，熊貓基地的還將為每一隻滾滾建立數據庫、開發檢測演算法，並基於數據庫和自檢測，開發熊貓個體識別框架。在218隻大熊貓個體上驗證模型識別準確率達96.27%，説明大熊貓臉部圖像可以用於識別大熊貓。

應用

提高大熊貓智慧監測與保護管理工作水準

我國是世界上生物多樣性最豐富的國家之一，有許多物種值得珍惜和保護。

設立國家公園、自然保護區的目的，就在於減少人類活動對目標物種的影響，維持和恢復種群數量及其棲息地。近年來，我國陸續劃定了一批國家公園，對自然保護地也開展了專項執法檢查，整治了一大批違法違規破壞自然生態的行為。既要劃得出，也要守得住、守得好。在構建新型管理體制的同時，還需利用更多科技手段，完善配套的保護、監測、追蹤機制，不斷提升自然生態保護的能力和水準。要將高科技手段應用到更多的自然保護區、更多種類的物種上，形成系統完整的野生動物圖像視頻資源數據庫。

第一步是基於現有的大量圈養大熊貓圖像數據對大熊貓個體識別研究進行的初探。第二步是研究成果與野外種群的實際情況進行結合，為經濟、快速、高效和長期開展野外大熊貓種群調查和健康監測探索新模式，從而提高自然保護區對大熊貓智慧監測與保護管理工作水準。