2019年06月27日

画像識別を試してみました(守屋)

です。

画像を読み込んで、その映っている特徴から自動判別する技術を画像認識(Image Recognition)といいます。Google Lensや、生き物の名前を自動判別ができるアプリケーションもあり、日本では、LINNÉ LENSとかBIOMEとか、日本の鳥には対応していませんが、鳥専門で『Merlin Bird ID』などがコーネル大学のラボから出ています。

この識別のためのプログラムは機械学習によって作られています。大量の基となる画像データから特徴を抜き出しプログラムを作り、そのプログラムを使って画像に映った物体が何である可能性が高いか答えを返しています。
でも、そんなプログラムを自分で作るのは大変です。私みたいな素人にはなおさらです。

しかし、これを比較的簡単に試すことのできるサービスがGoogleにありました。Googleクラウドプラットフォームというシステム開発などの支援を行うサービスなのですが、その中に『AutoML Vision』というサービスがあります。
AutoMLV.jpg

超簡単に説明すると、正しい名前をつけた画像データを用意すると、識別のプログラムを作ってくれて試せます。

今回は、BirdBathに来る、シジュウカラ、メジロ、ウグイス、エナガ、ヒヨドリ、ヤマガラ、来たことないのですがヒガラを含めてその識別プログラムを作ってみました。なお、このサービスは、現在のところ無料で使えるようです。

IMAGESというタブから、それぞれの種類について100枚ほどの写真を用意して、名前を間違えないように登録します。
IMAGES.jpg

TRAINタブで機械学習を行うのですが、今回は試しなので、Train new modelで設定をそのままに学習をスタートさせました。結構時間がかかりましたが(1時間ぐらい)、完了するとメールでお知らせしてくれます。

EVALUATEタブに、結果が表示されます。しきい値や適合率については説明を省きますが(興味のある方はここをどうぞ)、混同行列という総当たり表のようなものが作成されています。これは、識別プログラムの能力を表しています。

matrix.jpg
この表だとParus_minor(シジュウカラ)は、89.7%を識別できたが、3.4%はメジロと間違え、6.9%ヒガラと間違えたと読めます。学習する画像が多くなれば、よりパフォーマンスは高くなります。

PREDICTタブで、新しいを画像を用意すれば、テストすることができます。
test.jpg
ちなみに水場にやってきたシジュウカラ画像を試すと、シジュウカラがトップ候補であるもののあまり精度は良くないようですね。背景がごちゃごちゃしているからかもしれません。シジュウカラだけを抜き出して試すと、かなりの高精度でシジュウカラと判別できました。鳥を抜き出す必要がありそうですね。
test2.jpg

さらに、分布などの情報を与えて精度を増すこともできます。ウグイス科の仲間とかも可能になるのでしょうか(声を聴いた方が早いですが)。
まだまだ精度の高い学習基のデータを作るのにヒトの力は必要ですし、なかなかヒトを越えていくことは難しいのかもしれませんが、将来モニタリングなどの補助にはなってくれるかもしれません。

この識別プログラムはダウンロードできます。例えば、他のプログラムに組み込むこともできます。
のぞいた双眼鏡に可能性の高い種が表示されるとか!
水場カメラにも組み込んでリアルタイムで判別できないかと試していますので、気を長くしてお待ちください。

posted by ばーりさ at 17:45| 電子工作戦隊

2019年06月13日

センサーカメラで見る北多摩BirdBathの繁殖時期

です。

 北多摩の水場カメラは、繁殖期の終盤を迎えて、シジュウカラ、メジロ、キジバトと種類がかなり限られてきています。
そこで見かけていた種が、いつごろから訪れてないのか見てみました。

センサーカメラは一分ごとに水場に鳥がいないかチェックして、訪れていれば15秒ビデオを撮影しTwitterに投稿します。
日ごとの訪問回数を3月1日から6月9日まで図にしました。

バードバスJUN.png

図1:6種の水場への訪問頻度(東京都北多摩)


ヤマガラ   2019/2/21(より以前に来なくなっていました)
ジョウビタキ 2019/3/25〇
シロハラ   2019/4/29〇
ウグイス   2019/5/3
エナガ    2019/5/3
ヒヨドリ   2019/5/13

冬鳥のジョウビタキは3月下旬・シロハラは4月末に繁殖地に向かったようです。
ヤマガラ、ウグイスは、少し離れたところではいまだ観察されていますが、この水場の周囲では繁殖環境ではないためいないようです。繁殖期には、ごく近くに水場がないとあまり利用されないものなのかもしれません。

エナガ、ヒヨドリは、周囲で観察されていますが利用していないようです。
他にいい場所があるのか、冬ほど利用しないのか、冬にいる個体と入れ替わっているのかもしれません。
さらにデータを蓄積して水場の利用についてまとめたいと思います。

バードバスのプロジェクトも始まりました。
水場の利用についてアンケートにご協力いただけたら幸いです。

IMG_4609.JPG

また数台のバードバスセンサーカメラを支援プロジェクトの助成で作成しました。
全国に振り分け設置するため、アンケートに協力いただいた方にご相談させていただくかもしれませんので、よろしくお願いいたします。






posted by ばーりさ at 13:37| 電子工作戦隊

2019年03月27日

冬期の水場ビデオ

です。

冬期の水場ビデオはトラブルが2回ほどあったものの、簡単な処置(電源を抜いて差し直す)で稼働中です。
1月1日から3月25日までの間で、1393回の鳥の姿を捉えています。日平均16.8回の映像が記録できました。

出現鳥類の回数はメジロが最も多く、次いでヒヨドリ、シジュウカラでこの3種で全体の約70%を占めました。
1.メジロ381回
2.ヒヨドリ336回
3.シジュウカラ326回
4.キジバト108回
5.シロハラ75回
6.ヤマガラ74回
7.ウグイス61回
8.ジョウビタキ45回
9.エナガ36回

水場は東京都の北多摩地区、大きめの木がある自然公園の隣で、木陰の下にあります。ほかにもムクドリやスズメなどは周囲で観察されますが、水場では観察されませんでした。ある程度メンバーは固定されているようです。
また、水場が凍った時にも訪れていたたため、場所を覚えた特定の個体が来ていたと考えられます。
凍った水場になす術のないシジュウカラとメジロ

訪問上位種のメジロ、ヒヨドリ、シジュウカラ、キジバトの日別の訪問回数を図1に示します。
清瀬ー水場訪問回数.png
メジロ、シジュウカラは1月中旬の訪問回数が多く、2月初旬以降は極端に少なくなっていました。ヒヨドリも1月の方が訪問回数が2月より多めです。2月14日のみ突出しているのは群れが訪れていました。ただ次の日は群れはいなくなっていたので、移動の途中だったようです。
2019/2/14のヒヨドリの群れ

興味深いのはキジバトが2月初旬から毎日のように観察され始めたことです。周辺に年中いるので2月になって、なぜ毎日来るようになったのか謎です。
ただ、キジバトが定期的に来るとメジロやシジュウカラが来なくなっているように見えます。

しかし、周囲の気温も2月初旬から上向きになっていました(図2)。
清瀬ー水場気温.png
キジバトの影響ではなく、暖かくなってキジバトが水場に良く訪れるようになったことと、ヒヨドリと同じようにメジロやシジュウカラも繁殖の準備に入り各地に散っていくことが、同時期におこったのかもしれません。
ほかの場所ではどうなのか例数を増やして観察を続けていきたいと思います。

さて、今回溜まりまくった3千数百枚の動画ファイルを一気に見ましたが疲れました。
今後は、AIの画像処理を使って写っている種を判別できないかと思っています。
PythonとOpenCVとかを使うのかなと。ご教授・お手伝いいただける方、にご連絡ください。


posted by ばーりさ at 12:51| 電子工作戦隊

2019年03月17日

巣箱カメラ

です。

春になって暖かい日も多くなってきました。
電子隊は、なかなか時間が取れずコツコツ、カメラ付き巣箱を試作してました。

IMG_3164.JPG
基本的に焦電センサーで鳥を検知、カメラシャッターを落とす。撮影した映像をメールで送信させるというものです。センサー部分は水場カメラと同じです。

IMG_3226.JPG
特に巣箱に特別な構造はないので、昨年作った巣箱の天井に穴を開けてカメラを下向きに設置しました。余ったカメラを使ったので、最短焦点距離が合わずややボケ気味、まあ鳥が判れば良いかという仕様です。

IMG_3235.JPG
自宅庭にとりあえず設置しました。伸びてるコードは電源です。
巣の入口外につけたセンサーは、外の変化にも反応するため巣箱の中に途中入れました。巣箱に入ってきた時だけ反応すると思ったのですが、日中の入り口から漏れる光にも反応するため(一日で数百通ぐらい来ます。)、センサーは工夫の余地ありです。通過ー遮断型のセンサーにした方が良いかもしれません。

IMG_3239.jpg
センサーが反応するとこんなふうにメールが来ます。

ひと月ぐらい試行錯誤して、今日始めてシジュウカラを確認できました。
気に入って巣作りしてくれるといいのですが。
photo-kiyose-NEST20190316.jpg
posted by ばーりさ at 10:33| 電子工作戦隊

2018年11月16日

水場の利用時間(守屋)


です。

水場カメラは11月の初めから、Twitterへの投稿をカメラからビデオに変えて、動作などを確認しています。
15秒のビデオですが、やはり写真より情報量が多く、行動なども観察されて面白いですね。画像は落ちますが…。

行動を見ているとシジュウカラがウグイスに威嚇したり、ヒヨドリがほかの鳥を追い払ったりといった種間の関係も観察されています。




自宅(東京都北多摩)の水場カメラは8/9から始め、9/23を境にヒヨドリが、9/27頃からヤマガラが頻繁に水場に顔を出し始めました。
出現日.png
図1 シジュウカラ、ヒヨドリ、ヤマガラの水場への出現日(8/9〜11/13)

ヒヨドリは一回り大きく、強そうです。他の鳥に与える影響はどうなのでしょうか?
そこで、シジュウカラの水場への渡来時間を、ヒヨドリが頻繁に現れだした9/23以前と以降でグラフにしてみました。
出現時間.png
図2 シジュウカラ、ヒヨドリ、ヤマガラの水場への出現時間(8/9〜11/13)
(最も訪れた時間帯を100%として相対的に表現しています)

青点線のグラフが9/23以前のシジュウカラの出現時間ですが、お昼を挟んだ10時台と13時台にピークがありました。
それが、9/23以降は、ヒヨドリ(灰色)が昼を挟んだ11時台と13時台によく現れるようになり、シジュウカラ(青線)はそれを避けるように12時台の出現が多くなっていました。直接コンタクトしている場面をまだ確認していないので、追い払われているのか避けているのかは分かりません。また、ヤマガラ(オレンジ)はシジュウカラも避けるように15時台がピークになっています。
非繁殖期の力関係は ヒヨドリ>シジュウカラ>ヤマガラ=ウグイス か?

そのあたりのデータも収集できそうなので、注目して貯めていきたいと思います。
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posted by ばーりさ at 23:37| 電子工作戦隊