野生动物影像AI识别清洗分类系统设计方案

重庆英卡电子有限公司野生动物影像数据AI清洗分类服务系统项目概述项目名称XXXX系统建设项目单位概况项目建设单位：XXX建设单位负责人：XXXX项目分管负责人：XXXX编制依据国家、地方和相关部门的政策《中华人民共和国野生动物保护法》；《陆生野生动物保护实施条例》；《国务院关于促进大数据发展的行动纲要》（国发〔2015〕50号）；《国务院关于积极推进“互联网＋”行动的指导意见》（国发〔2015〕40号）；《关于加快中国林业大数据发展的指导意见》；《关于促进中国林业移动互联网发展的指导意见》（国家林业局2016年7月13日印发）；《全国林业信息化建设纲要（2008-2020年）》（林办发〔2009〕23号）；《中国林业物联网发展规划（2013-2020年）》；《国家林业和草原局关于切实加强鸟类保护的通知》（林护发〔2020〕13号）；《“十四五”林业草原保护发展规划纲要》；《全国野生动植物保护工程建设方案（2023-2030年）》；《全国鸟类迁徙通道保护行动方案（2021—2035年）》；《国家公园等自然保护地建设及野生动植物保护重大工程建设规划（2021—2035年）》。标准及规范工信部《通信局(站)节能设计规范》（YD5184-2009）；《信息安全技术信息系统安全等级保护基本要求》（GB/T22239-2008）；《信息安全技术信息系统通用安全技术要求》（GB/T20271-2006）；《信息安全技术信息系统等级保护安全设计技术要求》（GB/T25070-2010）；《视频视频监控系统工程设计规范》GB100395-2007；《数字林业标准与规范第7部分：数据库建库标准》LY/T1662.7；《数字林业标准与规范第8部分：数据库软件规范》LY/T1662.8；《数字林业标准与规范第9部分：数据库管理规范》LY/T1662.9；《数字林业标准与规范第10部分：元数据标准》LY/T1662.10；《生物多样性观测技术导则-鸟类》(HJ710.4-2014)；《生物多样性观测技术导则-陆生哺乳动物》；《陆生野生动物及其栖息地调查技术规程第1部分：导则》（GBT37364.1-2019）；《生物多样性调查与监测标准团标》；《内陆大型底栖无脊椎动物多样性调查与评估技术规定》；《县域陆生哺乳动物多样性调查与评估技术规定》；《县域鸟类多样性调查与评估技术规定》。建设目标根据XXX国家公园/国家级自然保护区/国家湿地公园/林场（建设地点）地理特征、陆生野生动物分布区域、历年陆生哺乳动物情况（包括种类、数量、活动季节、生活习性等），结合主管部门科研和科普教育、设施设备维护的需求，在XXX（建设地点）重点区域布设野生动物动物监测设备及动物物候监测设备，建设完善的野生动物动态监测感知网。运用物联网、大数据、云计算等新一代技术构建野生动物及其生境监测、识别、统计分析的信息化体系，提升对XXX（建设地点）区域陆生哺乳动物、鸟类、人类活动的监管能力和科研能力，加强野生动物保护管理力度，加快推进区域生态多样性监测与保护进程。（1）助力野生动物监测与保护野生动物不仅是生态系统中的一部分，也在生态系统中具有重要作用。每一种野生动物都有其独特的生态特征和生存方式，它们共同构成了丰富多样的生态系统。通过对野生动物的监测与识别，建立XXX区域本底数据资源，摸清物种分布情况，能够及时掌握野生动物种类、数量、分布、繁殖环境、生活习性，切实保障野生动物生活环境安全，防止扑捉/偷猎行为，达到对XXX区域内野生动物的智能化监测管理目标。（2）提升管理部门业务处理效率构建野生动物影像数据AI清洗分类服务系统，自动完成大量野生动物影像数据清洗、分类识别、统计分析任务，解放人力，解决基层林业工作者关于野生动物影像数据人工符合量大、识别难、统计工作繁杂等现实问题，提高识别准确率，提升业务处理效率。（3）科研能力通过人工智能分析，为野生动物的科学研究提供数据资源，达到相关管理部门对提升XXX区域生态环境、野生动物科研能力的目标。

现状及需求分析项目背景加强野生动物保护是贯彻习近平生态文明思想的重要内容。党中央、国务院领导高度重视野生动物保护工作并多次作出重要指示批示，明确要求“关键在落实”：一是进一步提高认识，统一思想，切实增强野生动物保护工作的责任感和紧迫感；二是进一步加强领导，压实责任，确保野生动物保护工作顺利开展；三是进一步明确任务，强化措施，扎实推进野生动物保护工作，加强种群及动态监测，强化行政执法，规范野生动物收容救护，强化疫源疫病防控和预警，加强区域性省际联防联控机制，提升舆情处置能力，加强科技支撑，强化监督机制。XX区域的基本详情和野生动物的情况。现状及需求分析现状党的十八大以来，我国野生动物保护力度空前加大，就地和迁地保护成效日益凸显，公众生态保护意识不断提高。随着政府主导、社会参与的良好局面，政策法规体系不断健全，就地保护体系持续优化，保护工作不断加强，目前野生动物观测主要分为样线、样点、样方、标记重捕、指数估计、痕迹计数、红外相机自动拍摄、非损伤性取样法，最主要的观测方法为网格化部署红外相机自动拍摄和人工观测通过摄像机蹲点拍摄采集大量野生动物影像数据，而大量数据都是通过人工进行分类标注，其中红外相机自动抓拍采集的影像数据存在大量无效影像数据，有效影像数据占比较小，通过人工的方式进行识别标注时间周期长，识别准确率低，人力成本高，新物种发现不及时，野生动物保护不及时等弊端。目前XXX区域物种丰富生物多样性保持良好，生态环境优美，XXX区域（野生动物分布情况），目前存有大量影像数据资料，XXX区域野生动物的调查全靠人工对影像数据进行分类识别，人工识别标注工作量大、耗时长、部分影像数据识别困难，亟需通过人工智能手段对影像数据自动清洗分类识别。需求分析通过建设野生动物影像数据AI清洗分类服务系统，提高业务效率、准确率，切实解决基层林业工作者数据量大、物种识别标注难等问题。主要实现以下功能：以野外红外抓拍相机为代表的物联监测设备大量影像数据的自动分类问题，自动分析出无效数据，并对有效数据内的目标物进行识别标注分类（动物种类、数量、人）。有效替代人工，提高识别效率，切实解决基层林业工作者对于物种识别标注难问题。（3）将结果数据并入大数据，实现数据分享，为野生动物保护研究提供重要数据支撑。项目总体设计设计原则本文件编制遵循以下基本原则：（1）先进性和可扩展性原则设计时充分考虑技术的先进性、前瞻性和可扩展性，以保证系统在相当长的时间内能满足本项目对管理和服务的实际需要。（2）实用性和便捷性原则设计时应考虑不同层次、不同岗位、不同专业用户需求的差异性，提供统一的访问接口、便捷的操作方式和友好的用户界面。（3）可行性和可操作性原则设计时应充分考虑建设的可行性和可操作性，在详细分析建设现状、建设需求和条件的基础上，制订合理的设计方案，提出合理的项目建设与运行管理方案。（4）经济性与安全性原则须在现有资金预算的前提下建立相对完善的网络与信息安全保障体系，妥善解决信息安全的问题，处理好经济与安全的关系，综合平衡成本和效益。综合考虑信息采集、传输、处理和应用等各个环节应用的实际需要，在多方案论证和综合比较的基础上提出了既安全又经济的设计方案。（5）可靠性和合理性原则设计时除了充分保证可靠性外，还应建设合理的运行维护管理模式及相关保障体系，为系统的运行维护管理奠定良好的基础。（6）灵活性与兼容性原则设计应充分考虑系统的灵活性，随用户需求改变而及时调整，通过合理划分模块，实现系统平台对业务变更或软件技术发展的灵活适应能力；使不同阶段建设的内容能最终整合为统一的野生动物影像数据AI清洗分类服务系统。（7）需求主导，整合应用的原则以需求为主导，突出重点，认真分析业务流程，充分利用现有的通信及计算机网络、软件系统、数据库资源，加强整合，促进互联互通、信息共享。系统架构野生动物影像数据AI清洗分类服务系统技术架构由物联视觉感知层、智能分析层、传输链路层、云计算服务层、业务应用层共五层架构构成。其架构如图所示：系统总体架构（1）业务应用层应用层主要是面向林草部门提供PC端野生动物影像数据AI清洗分类服务访问。（2）云计算服务层云计算服务层指在云端部署相应的数据库服务器、Web应用服务器，部署软件平台和数据库，存储系统业务数据，为业务应用层提供支撑。（3）传输链路层传输链路层是物联前端层和智能分析层向云计算服务层提供透明的和可靠的数据传送基本服务。（4）智能分析层智能分析层包括边缘AI高性能处理机等设备。其中边缘AI高性能处理机主要是对前端采集的数据（视频和图片）进行清洗分类，识别出无效数据、有效数据（高价值（动物物种）、低价值（动物）、人）等。（5）物联设备层物联设备层包括部署于XXX区域内的无人机、视频监控设备、野外红外抓拍相机、其他视频监控设备以及移动端手机/平板采集的影像/图片数据，上传至野生动物影像数据AI清洗分类服务系统进行识别清洗分类服务。数据架构数据架构（1）应用系统和数据库部署在云端。数据包括互联网开源数据、物联监测数据、人工录入数据等，各数据经过清洗、整合加工后存入专题库，将专题库中的数据经过分类、分析、汇总等处理后存入应用库；将专题库中的数据经过抽取、加工处理后存入共享库。根据业务需求，各数据处理后在应用系统中进行可视化呈现。（2）数据处理后横向共享交换到区政府及区内其他部门，纵向共享交换到上级林业主管部门、区局科室、直属单位。项目建设内容本次项目新建的一套野生动物影像数据AI清洗分类服务系统，为XXX国家公园/国家级自然保护区/国家湿地公园/林场（建设地点）提供大量陆生野生动物影像数据AI清洗分类服务，支持人工批量导入和自动导入（对接前端设备接入系统）视频/图片数据进行AI清洗识别分析。通过系统自动清洗出无效数据、有效数据（高价值、低价值、人类活动）。自动统计分析结果数据，基于时间和空间，结合3DGIS地图呈现无效数据数量/有效数据（物种种类、频次、国家一级保护动物、国家二级保护动物、三有动物、人类活动），提供基于“任务”维度的数据归集和数据导出。野生动物影像数据AI清洗分类服务系统系统是基于边缘端AI高性能处理机（视觉人工智能模型算法），自动对大量图片或视频进行清洗分类出无效影像和有效影像（目标物自动标注、动物种类数量、人），并基于时间维度和空间维度以及目标物种类进行分析统计。支持人工导入和自动接入前端物联设备影像数据自动AI清洗分类，支持新建清洗、项目管理、任务管理、相机管理、我的收藏、识别管理。新建清洗新建野保红外相机数据清洗（1）基本信息1）任务名称支持自定义填写相机数据清洗任务名称。2）选择项目支持选择一个已有的项目，也可以新建一个项目。3）选择相机支持选择一个已有的相机或新增红外相机。支持新增相机填写相机基础信息填写。4）拍摄时间支持任意选择开始/结束日期，支持选择本次清洗任务所选照片/视频中最早的一张和最近的一张照片的时间。5）清洗结果推送支持选择清洗结果系统消息推送方式推送。（2）上传文件支持手动导入本地jpg,png,mov,mp4格式的图片/视频影像数据，支持手动导入jpg,png,mov,mp4格式的图片/视频整个文件夹。支持查看实时导入进度情况。新建手机数据清洗（1）基本信息1）任务名称支持自定义填写相机数据清洗任务名称。2）选择项目支持选择一个已有的项目，也可以新建一个项目。3）拍摄时间支持任意选择开始/结束日期，支持选择本次清洗任务所选照片/视频中最早的一张和最近的一张照片的时间。4）清洗结果推送支持选择清洗结果系统消息推送方式推送。（2）上传文件支持手动导入本地jpg,png,mov,mp4格式的图片和视频影像数据，支持手动导入jpg,png,mov,mp4格式的图片和视频整个文件夹。支持查看实时导入进度情况。数据展示（1）提供项目数量、清洗图片、清洗视频、物种种类、人类活动汇总数据展示。（2）提供展示我收藏的图片/视频，支持编辑收藏的图片/视频。项目管理项目管理主要是以项目制的方式管理不同区域/片区采集的图片/视频AI清洗分类结果。支持项目数据统计展示，项目检索，项目新增、项目数据查看、项目详情查看、项目编辑等功能。新增项目支持编辑项目名称、项目简介、业主单位名称、支持选择项目类别、项目所在地、支持添加调查人员姓名、手机号信息、支持编辑删除调查人员基本信息。项目数据展示支持展示项目基本情况，支持查看项目名称、创建时间、清洗图片总数、清洗视频总数、图片/视频分类总数。支持输入项目名称检索项目。支持查看项目名称、项目简介、单位名称、项目类别、项目所在地、调查人员情况。支持编辑项目名称、项目简介、单位名称、项目类别、项目所在地、调查人员情况。项目数据查看概览1）支持查看项目概览情况，支持查看项目物种总数、一级动物、二级动物、三有动物、其他动物、人类活动汇总数据展示。2）支持查看项目中关联相机名称、安装地点、有效数/总数、人类活动统计数据。3）支持查看项目中建立的清洗任务名称，建立时间，图片/视频统计数据。4）支持展示物种名称、物种种类、物种发现次数和发现频次排序。影像数据1）支持选择高价值、低价值、人类活动、无效数据分类展示项目中AI识别清洗结果。2）支持动物名称、保护等级、所属项目、所属任务、所属相机、是否收藏、识别状态进行检索查看识别结果影像。3）支持选择数据类型、复核结果类型、复核状态类型、拍摄时间进行检索查看识别结果影像。4）支持一键导出识别结果影像数据，包含标准图或识别图，结果影像数据EXCEL报表。地图1）支持基于3DGIS电子地图展示不同年度项目物种情况、发现频次、动物列表汇总情况。支持以列表方式查看动物列表名称、分类类别、发现次数总数。2）支持基于3DGIS电子地图展示项目相机分布情况。3）支持查看相机名称、经纬度、海拔基本情况、支持查看相机识别结果影像数据一级动物发现频次及种类总数、二级动物发现频次及种类总数、三有动物发现频次及种类总数、人类活动发现频次总数，支持查看相机识别结果图片/视频。4）支持基于3DGIS三维高清卫星电子地图实时呈现区域边界、功能区界分布图，以便及时、准确掌握区域分布情况。（业主方提供矢量图层数据）任务管理任务管理主要是管理不同区域/片区采集的图片/视频AI清洗分类结果。支持任务情况查看，任务检索，任务新增，任务编辑等功能。任务数据查看支持以列表方式展示任务类型、任务名称、所属项目、关联设备、创建时间、清洗图片/视频、识别进度、状态情况。支持快速清洗/相机清洗展示任务类型。支持展示任务清洗图片/视频统计总数。任务筛选支持输入任务名称、选择管理相机名称、选择所属项目名称、时间段进行筛选任务展示。新增任务支持在任务管理新增任务，点击新增任务跳转至新建清洗进行新增任务。任务操作数据概览1）支持选择高价值、低价值、人类活动、无效数据分类展示项目中AI识别清洗结果。2）支持一键导出识别结果影像数据，包含标准图或识别图，结果影像数据EXCEL报表。3）支持动物名称、保护等级、所属项目、所属任务、所属相机、是否收藏、识别状态进行检索查看识别结果影像。4）支持选择数据类型、复核结果类型、复核状态类型、拍摄时间进行检索查看识别结果影像。添加数据支持手动导入本地jpg,png,mov,mp4格式的图片/视频影像数据，支持手动导入jpg,png,mov,mp4格式的图片/视频整个文件夹。支持查看实时导入进度情况。删除任务支持一键删除列表中任务。相机管理相机管理主要是管理安装在不同区域/片区的相机以及相机采集的图片/视频AI清洗分类结果。支持相机数据展示，新增相机，相机搜索，批量删除等功能。相机数据展示支持以列表方式展示相机名称、图片/视频、有效数据占例、经纬度、安装位置、数据上传方式、状态、是否删除等基本情况。支持展示有效数据占例。支持显示数据上传方式。新增相机省略…相机搜索支持选择已有相机，输入相机名称搜索相机进行展示。批量删除支持勾选相机进行批量删除。相机操作数据概览1）支持选择高价值、低价值、人类活动、无效数据分类展示项目中AI识别清洗结果。2）支持一键导出识别结果影像数据，包含标准图或识别图，结果影像数据EXCEL报表。3）支持动物名称、保护等级、所属项目、所属任务、所属相机、是否收藏、识别状态进行检索查看识别结果影像。4）支持选择数据类型、复核结果类型、复核状态类型、拍摄时间进行检索查看识别结果影像。相机详情支持查看相机基本信息。修改相机详情支持编辑修改相机基本信息。相机修改记录支持查看相机修改记录。OCR模板支持相机抓拍图片/视频OCR配置，支持上传标准图。我的收藏我的收藏主要是管理相机/手机导入识别的结果影像数据收藏的图片/视频。支持我的收藏图片/视频数据查看，结果数据导出，数据检索等功能。（1）收藏数据查看支持选择高价值、低价值、人类活动、无效数据分类展示项目中AI识别清洗结果。支持选择数据类型、复核结果类型、复核状态类型、拍摄时间进行检索查看识别结果影像。支持动物名称、保护等级、所属项目、所属任务、所属相机、是否收藏、识别状态进行检索查看识别结果影像。（2）结果导出支持一键导出识别结果影像数据，包含标准图或识别图（按保护等级、物种名称存为文件夹），结果影像数据EXCEL报表。识别管理识别管理主要是管理相机/手机导入识别的结果影像数据。支持识别结果影像数据查看，结果数据导出，数据检索，识别结果复核、收藏、删除等功能。（1）识别结果数据查看支持选择高价值、低价值、人类活动、无效数据分类展示项目中AI识别清洗结果。支持选择数据类型、复核结果类型、复核状态类型、拍摄时间进行检索查看识别结果影像。支持动物名称、保护等级、所属项目、所属任务、所属相机、是否收藏、识别状态进行检索查看识别结果影像。（2）结果导出支持一键导出识别结果影像数据，包含未标注图和识别标注图（按保护等级、物种名称存为文件夹）。（3）数据编辑支持人工手动复核识别结果影像数据，提供物种百度百科简介，支持展示视频复核状态，切换AI视频/原始视频，支持人工标注目科属、物种信息。本底资源数据库建设收集整理XXX国家公园/国家级自然保护区/国家湿地公园/林场（建设地点）现有数据、挖掘处理新数据，建立XXX（建设地点）本底资源数据库。包括野生动物资源、基础设施、物联设备等多重数据。通过本底数据库建设，摸清XXX（建设地点）的本底资源。数据库组成一览表资源数据库建设资源数据库实现对XXX（建设地点）动物资源数据的综合管理，并按照基本信息、描述信息、图像、分布、相关文献等分类。动物资源数据库用于存储XXX（建设地点）所有动物信息的数据库，包括有动物基本信息数据库、描述信息数据库、图像数据库、分布数据库、文献数据库。动物基本信息数据库：界、门、门拉丁名、纲、纲拉丁名、目、目拉丁名、科、科拉丁名、属、属拉丁名、种、种拉丁名、繁殖时间、类型、保护级别。XXX（建设地点）自然资源数据用于存储XXX（建设地点）所有国家公园/自然保护区/湿地资源信息的数据库。包括有国家公园/自然保护区/湿地资源基本信息数据库、湿地资源图片数据库。国家公园/自然保护区/湿地资源基本数据库包括湿地水系分布信息数据、景观信息数据、功能区信息数据、基础