Разработка и испытания прототипа программно-аппаратного комплекса для видеомониторинга животных и обслуживающего персонала на молочных фермах с использованием искусственного интеллекта

Отчет: 73 с., 47 рисунков, 11 таблиц, Перечень ключевых слов: компьютерное зрение, молочная ферма, идентификация животных, классификация животных, контроль отела, контроль охоты, ИИ в животноводстве, ПАК для ферм, CowVision AI. Цель работы Разработать программно-аппаратный комплекс для видеомониторинга животных и обслуживающего персонала на молочных фермах с использованием искусственного интеллекта - CowVision AI Результаты работы, основные конструктивные, технологические и технико-эксплуатационные характеристики (достижение параметров ТЗ) Работы первого этапа: Разработка тестового стенда – выполнено в срок на 100%. Определены схема и необходимая комплектация стенда – камеры, сервер видеоаналитики, ПК пользователя, сетевое оборудование. Монтаж и настройка тестового стенда – выполнено в срок на 100%. Камеры смонтированы на ферме (родильное отделение), отрегулированы их зоны обзора, подключены к видеорегистратору, получены RTSP-потоки, сервер видеоаналитики в наличии с необходимым ПО, ПК пользователя определен, ПО установлено. Разработка модуля трекинга для прототипа программно-аппаратного комплекса – выполнено в срок на 100%, обеспечена скорость работы в режиме реального времени для количества коров в кадре не менее 20. Разработка архитектуры программного обеспечения прототипа программно- аппаратного комплекса – выполнено в срок и на 100%. Архитектура ПО разработана, определены классы и модули ПО, решен вопрос взаимодействия модулей через брокера сообщений. Сбор и разметка Датасетов, обучение ИИ- модулей (детекции, идентификации) – выполнено в срок на 100% с качеством детекции 97% со скоростью 60 миллисекунд на кадр, и идентификации 99.5% со скоростью обработки кадра 40 миллисекунд. Суммарный объем собранного датасета составляет 480 5-минутных видеофрагментов. Эти результаты соответствуют требованию ТЗ о точности модулей детекции и идентификации не менее 95%. Объем собранного датасета с сутевыми событиями должен составлять не менее 20 видеозаписей продолжительностью от 5 до 10 минут каждый. Разработка программы и методики испытаний прототипа программно- аппаратного комплекса – выполнено в срок и на 100%. ПМИ разработана, состав тестов определен, форма протокола определена. Работы второго этапа: Сбор и разметка Датасетов - собрано 130 5-минутных видеофрагментов с камер видеонаблюдения фермы, из которых были собраны датесеты с 2890 кадрами и 14101 фрагмент кадров с силуэтами коров. Все эти кадры и фрагменты силуэтов были загружены в сервис CVAT для разметки рамок коров и ключевых точек. Собранный объем данных многократно превосходит требования ТЗ, в котором сказано, что объем собранного датасета с сутевыми событиями должен составлять не менее 20 видеозаписей продолжительностью от 5 до 10 минут каждый. Обучение ИИ-модулей (стоя/лежа, "питания", "начала родов") - выполнено в срок на 100% с качеством определения положения стоя/лежа 100% при скорости обработки кадра 70 миллисекунд, определения времени начала и окончания кормления 96% при скорости 10 миллисекунд на кадр, определения "начала родов" 96% и скоростью около 10 миллисекунд на кадр. Требования ТЗ в 95% при скорости 0.1 сек на кадр выполнены полностью и с запасом. с качеством детекции 97% со скоростью 60 миллисекунд на кадр, и идентификации 99.5% со скоростью обработки кадра 40 миллисекунд. Суммарный объем собранного датасета составляет 480 5-минутных видеофрагментов. Эти результаты соответствуют требованию ТЗ о точности модулей детекции и идентификации не менее 95%. Объем собранного датасета с сутевыми событиями должен составлять не менее 20 видеозаписей продолжительностью от 5 до 10 минут каждый. Разработка интерфейса пользователя прототипа программно-аппаратного комплекса – разработан интерфейс пользователя, позволяющий наблюдать и получать сигналы о ключевых событиях. Сборка прототипа программно-аппаратного комплекса – прототип программного аппаратного комплекс собран на базе Агрофирмы «Елгозинское» (Клинский район). Испытания прототипа программно-аппаратного комплекса – проведены испытания программно-аппаратного комплекса. Полученные результаты подтверждают заявленные показатели. Доработка по результатам испытаний прототипа программно-аппаратного комплекса – доработка по результатам испытаний не потребовалась. Также разработана инструкция пользователя и описание программы. Область применения Программа может быть использована на фермах с содержанием крупного рогатого скота от 500 единиц голов как вспомогательный инструмент ветеринара принятия решений по уходу и содержанием животных. Экономическаю эффективность или значимость работы Внедрение разработанной технологии позволит значительно сократить расходы, связанные с преждевременным выбытием коров из стада путем отслеживания физиологического состояния животных и своевременного реагирование на сигналы, требующие вмешательства ветеринара. Прогнозные предположения о развитии объекта исследования Требуется проведение дополнительных работ, связанных с расширением функциональных возможностей. Объекты интеллектуальной собственности, полученные в результате выполнения работы; В результате выпонения работы получено Свидетельство о регистрации ЭВМ №2024680684 от 2 сентября 2024 г. Оценка исполнителем успешности выполнения работы в соответствии с Техническим заданием и Календарным планом. Результаты работ по первому и второму этапу НИОКР соответствуют установленным требованиям в ТЗ и КП в полном объеме. Выполненные работы признаем успешными. Работы выполнены в установленный срок.