识别猴脸

世琪

“在动物园或是野外，如果拿起手机对着活蹦乱跳的动物一扫，屏幕上就会跳出它们的名字、性别、兴趣爱好等，这样游人会对这些动物了解得更多。”郭松涛曾经设想过的场景，如今终于实现了。

一个构想

郭松涛从小就喜欢动物。2001年，他如愿考上西北大学动物学研究生，跟随导师李保国跑野外，观察野生金丝猴。

因为成绩优异，郭松涛毕业后留校任教。西北大学是综合性大学，生命科学学院和信息科学与技术学院的教师住在一起。2016年，一些年轻教师在一起吃饭聊天，说起各自研究的领域，郭松涛说自己在研究猴子，一位信息科学的教师说他在研究图像识别。“图像识别能不能用到猴脸上呢？”郭松涛突然有了这个想法。“这个想法不错，你可以试试。”同事听后也感觉可行。

郭松涛开始研究猴脸识别技术。其实，除了人脸识别，已经有了猪脸识别，在一些养猪场得到应用。猪是家畜，采样相对容易，但野生动物不好找，采样是最大的问题。郭松涛在秦岭做研究时，一天走六七个小时找金丝猴，只有一两个小时能看到。有时甚至走一天，却只能远远地拿单筒望远镜看一下。而且野生动物不配合采样，见到陌生人的第一反应是逃跑，能跑多远跑多远。要想保证精准拍到野生动物，就要让它习惯拍摄者的出现。

为此，郭松涛专门去非洲看了黑猩猩。当地人可以和野生动物近距离接触，动物不太怕人，人们甚至可以离黑猩猩几米距离观察它。但中国的灵长类动物，除了猕猴，其他都是濒危的一级保护动物，没有这样的条件。既要在野外尽可能近地接触它们，又要尽可能少地影响它们的行为。郭松涛进行招引性投食，不是为了让它们吃饱，而是为了便于近距离观察。所以，投喂是一个非常谨慎的操作过程，为避免影响动物们觅食，郭松涛经常变换投食地点。

野外探索

为了研发猴脸识别系统，郭松涛带领西北大学金丝猴研究团队长期开展动物跟踪研究。他们近距离观察，通过望远镜可以清晰地看到金丝猴的面部特征，比如有的金丝猴嘴底下有痣，有的因打架耳朵被扯掉一块，这些都是自然标记。

为了对特定对象进行观察，他们还会做一些人工标记，比如有色染料。在一段时间内，只要把标记位置记清楚，就不会丢失所观察的动物个体，下次看到还能认出来。但这种方法在大范围的野外调查和监测中就不适用了。有时，他们会通过动物的毛发和粪便进行DNA识别，但这需要到实验室里鉴别，也非常麻烦，达不到实时识别的要求。

猴脸识别系统研发要求有通用的识别部位。定义面部为通用识别部位，是经过动物生态学和计算机科学领域的专家深入讨论后决定的。该研究需要拍摄大量影像数据，对算法和模型进行训练，但由于野生动物不可控，不会配合拍照，因此郭松涛团队在野外进行数据采集非常困难。

动物在野外有隐藏本能，毛发颜色等可能会和环境融在一起，要在人工条件下从环境颜色中剥离出动物个体并不容易。另外，金丝猴的脸部皮肤带毛区域多，毛发可能有蓬松变化，纹理特征更复杂，对识别系统的深度学习能力和算法提出了更高要求。

刚开始，大概需要二十只金丝猴个体的准确信息，每只金丝猴要拍摄不同角度的照片，将系统模型完成。新的金丝猴个体再出现时，系统会提取特征并对比已有信息，从而对新个体进行识别。

为了保护

经过郭松涛团队的深度探索研究，猴脸识别系统对秦岭川金丝猴的识别成功率达95.6%。郭松涛说：“猴脸识别系统的优点就是有自我学习功能。随着数据量的增加，越训练，它的识别能力就越强，精度就越高。对人来说，动物间的个体差异较难分辨，你会觉得它们长得很像。但我们的识别技术利用神经网络算法深度学习，可以找出其中的区别。”

那么，猴脸识别技术怎样应用呢？在野生动物园里，如果有游客想深入了解动物个体的生活历史，它的父亲是谁，它的孩子是誰;有的像猫一样高冷，有的像狗一样黏人……这样的科普体验，会比走马灯式的观看有趣得多。“除了最基础、最简单的识别外，从科普的角度出发，未来可能在识别系统中录入金丝猴的兴趣爱好等。这是非常重要的环节。因为只有让人接触野生动物，才有可能激起保护它们的意愿。”郭松涛说。

另外，物种个体识别还可以应用于野生动物种群监测、动物救治、饲养和繁育、畜牧业农场动物的日常管理，以及宠物动物遗失寻找等，有广泛的实用需求。

“我们的技术是2020年8月公开发表的，软件是2021年2月做好的，现在正在局部试点。”接下来，郭松涛希望结合野外和圈养条件识别动物的不同应用场景与需求，进行个性化识别功能的研发，通过动物精准识别，实现动物保护、饲养、繁育和研究的精细化管理。

郭松涛在观察野生金丝猴

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编辑 家英宏 xjjyh_326@163.com