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★ 基于紅外相機(jī)影像的中華穿山甲體長估計(jì)和個(gè)體識(shí)別

張奕航1,2#，孫  松1#，竇紅亮1，楊錦圳1，王鏡欣1，佟富春2*，華  彥1*

(1. 廣東省林業(yè)科學(xué)研究院，廣東省森林培育與保護(hù)利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣州，510520；2. 華南農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)與風(fēng)景園林學(xué)院，廣州，510642)

論文摘要

中華穿山甲（Manis pentadactyla）體表覆蓋鱗片，個(gè)體外觀特征差異較小，基于紅外相機(jī)影像拍攝到的體貌特征進(jìn)行個(gè)體識(shí)別較難，因此探討一種基于紅外相機(jī)影像與比例尺估測體長進(jìn)行中華穿山甲個(gè)體識(shí)別的方法。在籠舍內(nèi)布設(shè)不同高度的紅外相機(jī)并拍攝中華穿山甲影像，利用ImageJ軟件計(jì)算中華穿山甲在紅外相機(jī)影像中的體長測量值，并計(jì)算在不同高度條件下紅外相機(jī)拍攝的中華穿山甲體長誤差值。結(jié)果表明：紅外相機(jī)最佳的布設(shè)高度為0.8 m，相對誤差為2.76%。基于上述結(jié)果，在廣東省和平林區(qū)對31個(gè)中華穿山甲洞穴布設(shè)紅外相機(jī)，利用體長最大誤差值對野外監(jiān)測個(gè)體進(jìn)行個(gè)體識(shí)別并統(tǒng)計(jì)種群數(shù)量，結(jié)果表明：2021、2022、2023年分別監(jiān)測到9、6、6只中華穿山甲個(gè)體，體長為23.46 ~ 96.37 cm，說明利用紅外相機(jī)影像中的體長測量值對中華穿山甲進(jìn)行個(gè)體識(shí)別的方法具有可行性。

論文速覽

由于人為干擾與棲息地喪失，野生中華穿山甲種群數(shù)量在近幾十年內(nèi)急速下降，目前缺乏個(gè)體識(shí)別方法，無法對野外種群狀況進(jìn)行科學(xué)評估。本研究探討一種基于紅外相機(jī)影像與比例尺估測體長進(jìn)行中華穿山甲個(gè)體識(shí)別的方法。

本研究采用人工圈養(yǎng)環(huán)境與野外相結(jié)合的方式，首先利用圈養(yǎng)籠舍模擬野外環(huán)境條件布設(shè)紅外相機(jī)，計(jì)算在不同布設(shè)位置下對成像和誤差計(jì)算的影響。在巢室出口處固定帶有10 cm刻度的PVC管，在與巢室出口水平間距1.5 m，離地高度1.0、0.8、0.6 m處分別布設(shè)紅外相機(jī)，保持鏡頭正對巢室出口拍攝中華穿山甲影像。

● 紅外相機(jī)架設(shè)示意圖（張奕航 繪制）

篩選出合格影像，使用ImageJ軟件測量紅外相機(jī)影像中標(biāo)桿上10 cm的圖上長度并設(shè)置比例尺，沿中華穿山甲背部輪廓繪出體長曲線計(jì)算得出體長測量值。根據(jù)測量值與實(shí)測值計(jì)算相對誤差。經(jīng)過計(jì)算，相對誤差為2.76%，紅外相機(jī)最佳位置為離地0.8 m處。

在野外條件下選取31個(gè)被頻繁利用的中華穿山甲洞穴，按照籠舍內(nèi)操作方法布設(shè)紅外相機(jī)獲取紅外相機(jī)影像，使用ImageJ軟件結(jié)合相對誤差計(jì)算中華穿山甲的體長區(qū)間。

● 合格的圖像示例

經(jīng)過計(jì)算，在2021—2023年間監(jiān)測到的中華穿山甲個(gè)體數(shù)分別為9只（2021年）、6只（2022年）和6只（2023年），具體體長區(qū)間見下表：

● 不同年份野外中華穿山甲的監(jiān)測數(shù)量

本研究利用紅外相機(jī)獲得圈養(yǎng)中華穿山甲的個(gè)體影像，結(jié)合比例尺原理計(jì)算中華穿山甲體長，計(jì)算實(shí)際測量值與圖像計(jì)算值的相對誤差，并在野外環(huán)境下成功驗(yàn)證該方法的可行性，在3年內(nèi)分別監(jiān)測到9只（2021）、6只（2022）、6只（2023）中華穿山甲個(gè)體，相較于其他估測中華穿山甲種群數(shù)量方法具有更高的準(zhǔn)確性和可行性。

● 基金項(xiàng)目：廣東省林業(yè)科技創(chuàng)新項(xiàng)目(2023KJCX023)；廣東省科技計(jì)劃項(xiàng)目（2024B1212050008）

● 第一作者簡介：張奕航（1998—），男，碩士研究生；主要從事野生動(dòng)物保護(hù)研究。E-mail: zyh13137063506@163.com

● #共同第一作者：張奕航；孫松

● *通信作者：華彥，E-mail: wildlife530@163.com；佟富春，E-mail: fuchuntong@scau.edu.cn