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2025 iThome 鐵人賽

DAY 5
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此篇來自韓國的研究提出一套智慧監控框架,旨在解決傳統養殖場在監測牲畜行為時的痛點。有別於傳統智慧養殖場多專注於環境控制,此框架利用既有的CCTV監控系統,透過人工智慧模型RT-DETR來偵測牛隻的異常行為與狀況,避免為動物佩戴感應器所帶來的不適和高成本。

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圖一﹑資料範例和註解

YOLOv5 和 YOLOv8 等在牲畜識別和行為偵測方面表現出色,但它們共同的限制在於需要進行非極大值抑制(Non-Maximum Suppression, NMS)的後處理步驟。NMS 雖然能篩選出最佳偵測框,但可能會影響整體偵測速度。

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圖二﹑RT-DETR模型概覽

而RT-DETR模型的優勢在於採用端到端的Transformer架構,使用雙部圖匹配直接預測一對一的物件集合,而不需要NMS這種後處理步驟。RT-DETR包含混合編碼器,處理從CNN網路提取的多尺度特徵圖,包含AIFI(僅在S5階段進行尺度內交互)和CCFF(優化的跨尺度融合模組)。

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圖三﹑每個學習和驗證階段的RT-DETR模型表現

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圖四﹑RT-DETR模型的驗證結果

為了實現即時監控,研究人員評估了多種深度學習模型,並特別著重於比較RT-DETR模型與兩個知名的YOLO系列模型:YOLOv5 和 YOLOv8。

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圖五﹑精度曲線和召回率曲線的結果

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圖六﹑mAP50 和 mAP50-95 曲線的結果

透過對牛隻異常行為的檢測實驗,結果顯示RT-DETR模型在實驗中達到了0.995的mAP@50,並在分類損失方面表現最佳(訓練:0.0781,驗證:0.2049),明顯優於YOLOv5和YOLOv8,證明了其在準確性方面的卓越表現,為智慧養殖場的即時監控提供了更高效且精準的解決方案。

RT-DETR模型的智慧牲畜監控框架利用畜牧場現有的閉路電視監控系統,無需安裝額外設備,花費成本較低,具有高度實用性。期許研究團隊未來增強模型,開發友善使用的介面,協助飼養人員即時發現動物的異常行為,達到早期發現早期治療,降低因疾病未及時治療,導致牛隻被淘汰的可能性,協助酪農場更加省時省力的飼養管理。

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參考文獻:
Shin, M.; Hwang, S.; Kim, B. AI-Based Smart Monitoring Framework for Livestock Farms. Appl. Sci. 2025, 15, 5638. https://doi.org/10.3390/app15105638.


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