يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية

مقالة منهجية

قياس معماريات YOLOv8-v13 لمراقبة الماشية الذكية في الوقت الفعلي وإدارة المزرعة المستندة إلى البيانات في تربية الماشية الدقيقة

1.1K مشاهدة

⸱

DOI:

10.3791/69490

⸱

نوفمبر 14, 2025

 ,  ,  ,  ,  , 

في هذه المقالة

ملخص

يقيس هذا البروتوكول ستة نماذج YOLO للكشف عن سلوك الماشية في الوقت الفعلي لدعم تحسين الرفاهية وإدارة المزرعة.

الملخص

يعد الكشف الدقيق عن سلوك الماشية في الوقت الفعلي أمرا بالغ الأهمية لتحسين رفاهية وتحسين إدارة الثروة الحيوانية. لمعالجة هذا الأمر ، تقوم هذه الدراسة بتقييم شامل لستة نماذج خفيفة الوزن YOLO (تنظر مرة واحدة فقط) - YOLOv8n و YOLOv9t و YOLOv10n و YOLOv11n و YOLOv12n و YOLOv13n - للتعرف على خمسة سلوكيات رئيسية للماشية (الوقوف والكذب والبحث عن الطعام والشرب والاجترار) باستخدام مجموعة بيانات CBVD-5 المخصصة. تتضمن مجموعة البيانات ظروف إضاءة متنوعة وبيئات حظائر طبيعية لتعكس سيناريوهات المراقبة في العالم الحقيقي. تم تقييم جميع النماذج باستخدام مقاييس الكشف عن الكائنات القياسية (الدقة ، والاستدعاء ، و mAP@50 ، و mAP@50-95) والمؤشرات الموجهة نحو النشر بما في ذلك وقت الاستدلال ، والأطر في الثانية (FPS) ، وحجم النموذج ، ومدة التدريب لتوفير تقييم متوازن للدقة والكفاءة. حقق YOLOv13n أعلى mAP@50-95 (0.712) ، بينما وصل YOLOv11n إلى أعلى mAP@50 (0.967) وأظهر تقاربا مستقرا مع مقايضة جيدة بين دقة الكشف وسرعة الاستدلال. أظهر YOLOv10n أسرع سرعة استدلال (1.2 مللي ثانية / إطار ، ~ 833 إطارا في الثانية) ، مما يجعله مناسبا تماما للتطبيقات الحساسة لزمن الوصول مثل المراقبة المستمرة للحظيرة. حافظت جميع الطرز على أحجام صغيرة أقل من 6 ميجابايت وإنتاجية في الوقت الفعلي تتجاوز ~ 300 إطارا في الثانية ، مما يؤكد عمليتها لنشر الحافة. تضع النتائج إطارا معياريا قابلا للتكرار لتقييم متغيرات YOLO الحديثة ، مما يوفر رؤى حول اختيار النموذج لأنظمة مراقبة الثروة الحيوانية الفعالة والقابلة للتطوير والموجهة نحو الرفاهية.

المقدمة

تعد المراقبة الفعالة لسلوك الماشية أمرا ضروريا في تربية الماشية الدقيقة ، ودعم إدارة الرفاهية ، والكشف عن الأمراض ، والتحسين التشغيلي. تعتبر الأساليب غير الغازية القائمة على الرؤية واعدة بشكل خاص نظرا لقابليتها للتوسع وتعدد استخداماتها. توفر مجموعات البيانات القياسية مثل CBVD-5 (مجموعة بيانات فيديو سلوك البقر مع 5 فئات) تعليقات توضيحية سلوكية متنوعة عبر ظروف الإضاءة المتنوعة ، مما يجعلها معايير قيمة في هذا المجال1. في معظم إعدادات المزرعة العملية ، يتم تثبيت الكاميرات على ارتفاع معتدل مع إضاءة مستقرة نسبيا ، على الرغم من أن الانسداد العرضي بين الماشية قد يؤثر على أداء الكشف. لا يزال التعرف على السلوك في الثروة ....

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

البروتوكول

1. إعداد مجموعة البيانات

ملاحظة: لم تتضمن هذه الدراسة تجارب حيوانية جديدة. تم الحصول على جميع البيانات من مجموعة بيانات CBVD-5 المتاحة للجمهور ، والتي تم جمعها وإصدارها وفقا للمبادئ التوجيهية المؤسسية لرعاية من قبل مؤلفيها الأصليين. لذلك ، لم تكن هناك حاجة إلى موافقة أخلاقية إضافية لهذا العمل.

  1. تشتمل مجموعة البيانات على تسجيلات مراقبة مستمرة تم التقاطها بواسطة سبع كاميرات داهوا (عدسات 2.8 ملم و 3.6 ملم ، موديل M / K) متصلة من خلال مفاتيح جيجابت ومسجلات فيديو شبكية ، تغطي 5 أيام من المراقبة المتواصلة في ظل ظروف إضاءة الحظيرة القياسية.
  2. استخراج الإطارات التمثيلية للحصول عل....

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

النتائج

يعرض هذا القسم نتائج تقييم YOLOv8 من خلال نماذج YOLOv13 على مجموعة بيانات CBVD-5 للتعرف على الماشية متعددة السلوكيات. يركز التحليل على دقة الاكتشاف وتقارب التدريب والتوزيع السلوكي وملاءمة النشر في البيئات محدودة الموارد. تتبع جودة مجموعة البيانات وتوازن الفصل الانقسامات الموضحة في البروتوكول (70/20/10) ، مما يضمن تمثيلا متسقا لجميع السلوكيات الخمسة عبر مجموعات التدريب والتحقق من الصحة والاختبار. يوضح الشكل 1 أن سلوكيات الماشية المشروحة تتمحور بشكل عام بشكل جيد داخل الإطار. يكون إحداثي المركز.......

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المناقشة

يعتمد النجاح العام للإطار المقارن المقترح بشكل حاسم على العديد من خطوات البروتوكول ، بما في ذلك التعليقات التوضيحية للسلوك عالي الجودة ، وزيادة البيانات المتنوعة ، ومراقبة التقارب المستقر أثناء التدريب. تضمن هذه العوامل أن الاختلافات في أداء النموذج تعكس التباين المعماري الحقيقي بدلا من البيانات أو ضوضاء التدريب. قامت هذه الدراسة بتقييم ستة متغيرات YOLO خفيفة الوزن بشكل منهجي (v8n إلى v13n) للكشف عن سلوك الماشية متعدد الفئات باستخدام مجموعة بيانات CBVD-5. من بين الموديلات ، حقق YOLOv11n .......

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

الإفصاحات

يعلن المؤلفون أنه ليس لديهم مصالح متضاربة.

شكر وتقدير

تم تمويل هذا العمل من قبل منحة Universiti Sains Malaysia Bridging Grant ، رقم المشروع: R501-LR-RND003-0000001342-0000.

....

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المواد

قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة
الاسمالشركةرقم فهرسيالتعليقات
مسجل داهوا DH-NVR2216-HDS3تكنولوجيا داهواhttps://www.dahuasecurity.com/
مفتاح داهوا DH-S3000C-16GT جيجابتتكنولوجيا داهواhttps://www.dahuasecurity.com/
كاميرا داهوا M/K للمراقبة (عدسة 2.8 مم / 3.6 مم)تكنولوجيا داهواhttps://www.dahuasecurity.com/
جوجل كولاب بروجوجلhttps://colab.research.google.com/
ماتبلوتليبمجتمع ماتبلوتليبhttps://matplotlib.org/
بطاقة رسومات NVIDIA A100NVIDIAhttps://www.nvidia.com/en-us/data-center/a100/
نومبايمجتمع نومبيhttps://numpy.org/
OpenCVOpenCV.orghttps://opencv.org/
أوبتونا (تحسين المعاملات الفائقة)Optuna.orghttps://optuna.org/
الباندامجتمع البانداhttps://pandas.pydata.org/
PyTorch (الإصدار 2.0+)مؤسسة بايتورشhttps://pytorch.org/
بايثون (الإصدار 3.10)مؤسسة بايثون للبرمجياتhttps://www.python.org/
مجموعة بيانات روبوفلو TSLروبوفلوhttps://roboflow.com/
أوبونتو 20.04 LTSقانونيhttps://ubuntu.com/
كود فيجوال ستوديومايكروسوفتhttps://code.visualstudio.com/
YOLOv13التحليل الفائقhttps://github.com/ultralytics/YOLOv13
YOLOv9التحليل الفائقhttps://github.com/ultralytics/YOLOv9

المراجع

  1. Li, K., Fan, D., Wu, H., Zhao, A. A new dataset for video-based cow behavior recognition. Sci Rep. 14 (1), 821-830 (2024).
  2. Tran, D. N., et al. Cows' behavior classification using acceleration data: a new, effective, and simple approach. J Compu....

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

إعادة الطباعة والأذونات

استكشف المزيد من المقالات

بنيات YOLOاكتشاف سلوك الماشيةمقاييس اكتشاف الأجسامتقييم أداء النماذجالنشر الطرفيرفاهية الحيوانسرعة الاستنتاج