毫秒級野生動物識別統(tǒng)計，無人機(jī) AI 熱成像檢測落地

如今，無人機(jī)早已解決 “看得見" 的問題。可實(shí)際應(yīng)用中，如動物保護(hù)場景，屏幕上的微弱熱源如何體現(xiàn)：它是不是動物？是哪種動物？數(shù)量多少？地理坐標(biāo)多少？ 

面對實(shí)時影像，人工判斷存在天然瓶頸，作業(yè)一線亟需一臺更聰明、能 “看得懂" 的無人機(jī)。 

四川省大熊貓科學(xué)研究院，正在用 "大疆Matrice 4T 無人機(jī) + 邊緣 AI 計算"的深度應(yīng)用，為我們呈現(xiàn)一個全新的智慧巡護(hù)范式。本文將拆解其背后的 AI 算法工作流，探尋技術(shù)賦能生態(tài)治理的價值。 

傳統(tǒng)動物保護(hù)工作的困境      

四川省唐家河自然保護(hù)區(qū)，面積廣達(dá) 400 平方公里，海拔跨度 1000 米至 3864 米，森林覆蓋率高達(dá) 96.15%。這里孕育著大熊貓、金絲猴、扭角羚等 3800 余種野生動物。高山深林、地形復(fù)雜，傳統(tǒng)的野生動物保護(hù)工作，長期面臨 2 大困境： 

1. 安全隱患與高昂成本： 科研人員需徒步穿越原始森林，費(fèi)時費(fèi)力，有時難以找到動物蹤跡；找到動物后，抵近觀察又極易驚擾動物，同時需面對復(fù)雜天氣與野生動物侵襲等風(fēng)險。 

2. 數(shù)據(jù)滯后與覆蓋不足： 過往依賴紅外相機(jī)或望遠(yuǎn)鏡獲取動物信息。紅外相機(jī)需要提前放置，定期取回，數(shù)據(jù)信息滯后且效率有限。望遠(yuǎn)鏡則視野有限，依賴人工判斷，無法全面、準(zhǔn)確的監(jiān)測。 

硬件升級后的 “數(shù)據(jù)處理瓶頸"      

保護(hù)區(qū)工作人員引入大疆 Matrice 4T 無人機(jī)，“高空熱成像 + 近紅外補(bǔ)光" 的模式，大幅提升了夜間及密林環(huán)境下的觀測效率。借助無人機(jī)的全新視角，讓 “兩座大山" 不再巍峨、難以攀登。     

夜間近紅外補(bǔ)光燈隱秘觀測 

無人機(jī)高空監(jiān)測，具備高度的機(jī)動性，且在合適的高度以上，不會對動物造成干擾。同時，生態(tài)保護(hù)團(tuán)隊可以與觀測的動物種群，保持非常安全的距離。利用無人機(jī)熱成像和夜視能力，動物活動頻繁的夜間，也能方便觀測。無人機(jī)像一只靈活的長臂、一只千里眼，極大擴(kuò)展有效工作半徑。 

但基礎(chǔ)的硬件升級，仍存在實(shí)際應(yīng)用的痛點(diǎn)。作業(yè)現(xiàn)場，需要人眼判別熱源類型，作業(yè)后，需篩查海量影像數(shù)據(jù)。靠人工從成千上萬張圖片、視頻里辨識、統(tǒng)計、分析野生動物的活動，不僅效率低，難度也很大，引入端到端的 AI 算法勢在必行。 

為無人機(jī)部署 “智慧大腦"      

為解決現(xiàn)場識別與后期數(shù)據(jù)處理問題、充分發(fā)揮機(jī)載算力，研究團(tuán)隊基于歷史熱成像數(shù)據(jù)，開展了端到端的 AI 模型訓(xùn)練，成功將輕量化算法部署于大疆 Matrice 4T 無人機(jī)。其核心工作流包含以下關(guān)鍵步驟： 

1. 構(gòu)建高質(zhì)量數(shù)據(jù)底座：團(tuán)隊基于熱成像視頻精準(zhǔn)抽幀，構(gòu)建了 17984 張高質(zhì)量標(biāo)注數(shù)據(jù)集，經(jīng)專家交叉校驗(yàn)（Kappa 系數(shù) ≥0.91），確保數(shù)據(jù)質(zhì)量。 

2. 核心算法攻關(guān)與優(yōu)化：針對野生動物熱成像小目標(biāo)、易遮擋問題，基于 YOLOv8 架構(gòu)，采用  "CSPDarknet 骨干網(wǎng)絡(luò) + PAFPN 特征融合" 結(jié)構(gòu)，并使用 "CIoU+Sigmoid+DFL 聯(lián)合損失函數(shù) “優(yōu)化小目標(biāo)漏檢；在 2×RTX 3090 下訓(xùn)練 129 小時，模型充分掌握了中華扭角羚、小麂、川金絲猴等物種的熱成像特征。 

3. 模型輕量化與邊緣部署：團(tuán)隊將訓(xùn)練完成的權(quán)重文件（.pt）進(jìn)行了輕量化處理，上傳至大疆開發(fā)者平臺。文件經(jīng)過自動量化轉(zhuǎn)化后，算法數(shù)分鐘就能安裝到飛行器，實(shí)現(xiàn) “即裝即用"、實(shí)時 AI 推理。  

算法助力，開啟 AI 智能時代      

依托大疆 Matrice 4T的邊緣計算能力，單幀推理速度僅需 112ms，滿足實(shí)時追蹤需求（<150ms 標(biāo)準(zhǔn)）。無人機(jī)在空中飛行時，屏幕端即可實(shí)時框選目標(biāo)、顯示物種類型及置信度，效率提升超 10 倍。野外實(shí)測顯示，模型核心指標(biāo) mAP@0.5 達(dá) 85.3%，在遮擋場景下召回率保持 76.8%、誤報率（FPPI）僅 0.023，優(yōu)于 0.03 的行業(yè)基準(zhǔn)。 

以保護(hù)區(qū)內(nèi)數(shù)量多（超 1300 只）、體型龐大且群居的扭角羚（羚牛）為例：人員下發(fā)航線后，無人機(jī)自動巡飛，結(jié)合激光測距與 AI 識別，可精準(zhǔn)獲取扭角羚的種群分布、體長與活動軌跡。實(shí)現(xiàn)零干擾監(jiān)測，提高研究效率，降低人員巡護(hù)風(fēng)險。 

機(jī)載AI算法現(xiàn)場識別、計數(shù) 

如今，內(nèi)置了動物 AI 算法模型的大疆 Matrice 4T 無人機(jī)，正在唐家河自然保護(hù)區(qū)，實(shí)時觀測各類動物的動態(tài)并統(tǒng)計種群數(shù)量，動物保護(hù)工作進(jìn)入 AI 智能時代。 

“低空 + AI" 賦能生態(tài)治理      

唐家河項(xiàng)目驗(yàn)證的技術(shù)路徑，具備高度的可遷移性和行業(yè)普適性。其“數(shù)據(jù)采集 → 模型訓(xùn)練 → 邊緣部署" 的核心邏輯，可快速復(fù)制。機(jī)載算法已在中華扭角羚、小麂、川金絲猴等物種上取得顯著成效，團(tuán)隊已將目光投向 “二期擴(kuò)展"： 

1. 應(yīng)對環(huán)境： 提升算法在夏季高溫條件下的熱成像靈敏度，解決高溫環(huán)境背景熱噪對識別率的干擾。 

2. 拓展物種版圖： 提升模型泛化能力，將大熊貓及更多伴生動物納入檢測名錄，并探索多模態(tài)（可見光 + 熱成像）融合識別。  “二期拓展動物" 熱成像資料 

通過邊緣計算將 AI 能力前置，使得無人機(jī)在無網(wǎng)絡(luò)或弱網(wǎng)環(huán)境下，仍能獨(dú)立實(shí)時分析、即時告警，將傳統(tǒng) “采集 - 回傳 - 處理" 的串行工作流，升級為 “邊飛邊識、即見即知" 的并行智能流程。 

從依賴 “人力與經(jīng)驗(yàn)" 的傳統(tǒng)巡護(hù)，到依托 “全域感知與智能分析" 的數(shù)字化監(jiān)測，四川省大熊貓科學(xué)研究院的探索，是低空經(jīng)濟(jì)與行業(yè)智能化融合的生動實(shí)踐。隨著無人機(jī)機(jī)場普及與 AI 算法迭代，這套 “感知 - 分析 - 決策" 一體化范式，必將向更廣闊的林業(yè)、環(huán)保、應(yīng)急、能源等領(lǐng)域延伸，為各行各業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，提供穩(wěn)定可靠的智能解決方案。 

 我們期待，在無人機(jī)的智能化應(yīng)用輔助下，各行各業(yè)的工作，能真正變得輕松而高效，“一覽眾山小"。