Koe identificeren op basis huidpatroon

Azzopardi werkt al een aantal jaar aan een project om nieuwe intelligente systemen te ontwikkelen waarmee veehouders het management verder kunnen verbeteren. Tijdens dit project ontstond het idee om individuele dieren te identificeren op basis van hun uiterlijk, in plaats van met draagbare sensoren. Een aanpak die lijkt op het herkennen van de koeien via schetsen.

'De huidige systemen van koeherkenning werken met RFID (Radio-frequency identification)-halsbanden of oormerken die je alleen op specifieke plekken kunt uitlezen om dieren te identificeren', legt hij uit. 'Halsbanden of oormerken kunnen verloren gaan en bovendien zijn ze alleen op korte afstand uit te lezen. Wij wilden een andere aanpak uittesten, die niet-invasief is en gebaseerd op informatie die met een camera wordt verkregen.'

Infrarood en kleurenfoto

Deze aanpak is uitgewerkt in samenwerking met de Dairy Campus in Leeuwarden, die de onderzoekers toegang gaf tot hun kudde van 383 Holsteinkoeien. Daarmee konden ze op systematische wijze data verzamelen. Voor het maken van foto's gebruikten ze een camera die twee beelden tegelijk maakt: een infraroodbeeld dat de temperatuurverdeling vastlegt en een kleurenfoto. Een op kunstmatige intelligentie gebaseerd systeem verwerkt beide beelden samen.

De eerste stap in de analyse moet de koe en haar omgeving onderscheiden. 'Dat gebeurt via standaard verwerking van het infraroodbeeld en laat de contouren van de koe zien', legt Azzopardi uit. De tweede stap is om het patroon op de huid van een flank te bepalen. Hiervoor pasten de onderzoekers een op de hersenwerking gebaseerd algoritme aan dat Azzopardi eerder had ontwikkeld. Dat kan de contouren van een patroon goed identificeren in de aanwezigheid van ruis. 'Dit was zeer belangrijk om een goed resultaat te krijgen.'

Geen goede dataset beschikbaar

Azzopardi heeft het onderzoek met drie collega's uitgevoerd. 'Masterstudent Amey Bhole verzamelde de data, maakte de aanpak klaar voor gebruik en voerde de experimenten uit.' Bij de start van het onderzoek was er eigenlijk geen goede dataset met beelden van koeien beschikbaar. Daarom zijn die op de Dairy Campus verzameld.

'Bhole bepaalde eerst waar de camera moest staan om goede beelden te kunnen maken. Dat was op het punt waar de koeien uit de melkrobot kwamen. In totaal zijn er 3.694 gepaarde infrarood- en kleurenfoto's gemaakt van de 383 Holsteinkoeien', geeft Azzopardi aan.

De melkrobot is als fotolocatie gekozen, omdat daar de identificatie van koeien belangrijk is. Dan is het mogelijk individuele koeien te koppelen aan gegevens van de melkrobot, zoals de hoeveelheid melk die ze geven of het eiwit- en vetgehalte.

Bijna 100 procent correct

Het blijkt dat de identificatie in 99,7 procent van de gevallen een correcte identificatie van de koe oplevert. Identificatie ging alleen verkeerd bij koeien die helemaal wit of helemaal zwart waren. Azzopardi verwacht dat die koeien ook zijn te identificeren wanneer er meer camera's worden gebruikt. Die kunnen dan bijvoorbeeld de kop, rug of achterhand van de koe fotograferen en die beelden gezamenlijk te beoordelen.

De beschrijving van de verwerkingsmethode van het systeem en de dataset hebben de onderzoekers gepubliceerd in een voor iedereen toegankelijk systeem. Azzopardi legt ook nog uit wat het voordeel is van het gebruik van beelden bij het identificeren van de koeien in plaats van een halsband of oorlabel met RFID.

'Allereerst, beelden zijn niet invasief, dus beter voor het dierenwelzijn. Ten tweede is goedkoper, omdat de boeren geen halsbanden of labels hoeven te kopen. En ten derde is het schaalbaar. Als het aantal koeien op een boerderij toeneemt, hoef je geen extra halsbanden te kopen. Je hebt alleen wat foto's nodig van de nieuwe koeien die je aan het identificatiesysteem toevoegt.'