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Naira: software para el análisis de mamíferos

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11/09/2019
Por: Carlos Arturo Betancur Villegas - Facultad de Ingeniería

Este programa es una herramienta para el análisis de la biodiversidad, ya que detecta y segmenta automáticamente los mamíferos en las fotografías de las cámaras trampa, ayudando a los investigadores a procesar la información recopilada en determinados corredores naturales del país.

Imagen cortesía. 

En Colombia el uso sistemático de las cámaras trampa ha tenido lugar en la última década. Los resultados de estos estudios han permitido estimar la presencia del jaguar y del ocelote en la Amazonia, Orinoquía y en los Andes, tanto en áreas protegidas y no protegidas. Pero hasta hace poco era un trabajo bastante arduo, pues los biólogos debían pasar largas horas, e incluso días y semanas, analizando cada fotografía para extraer la información más valiosa posible.

«La técnica de monitoreo de fauna conocida como “cámaras trampa” tiene su génesis en 1.878, cuando Eadweard J. Muybridge, fotógrafo e investigador británico, produjo la primera foto mediante cámaras activadas por la presencia del animal. En dicha ocasión, el fotógrafo angloamericano alineó una docena de cámaras que fueron activadas por las cuerdas que rompía un caballo al andar», indica el Manual de fototrampeo, publicación conjunta del Ministerio de Medio Ambiente de Colombia, el Instituto Humboldt y la Fundación Panthera Colombia.

El Instituto de Investigación de Recursos Biológicos Alexander von Humboldt ha llevado a cabo diferentes estudios a partir del análisis de imágenes obtenidas con cámaras trampa, y para ello ha contado con aliados como la Fundación Panthera Colombia y diferentes grupos de investigación universitarios, en este caso, el grupo Sistemas Embebidos e Inteligencia Computacional –SISTEMIC– de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Antioquia.

Fue así como se llegó al proyecto Naira, vocablo quechua que significa ‘Ojos grandes’; y que es resultado del trabajo conjunto entre el grupo SISTEMIC y el Instituto Alexander von Humboldt en el marco del proyecto: Metodología de identificación y clasificación automática de mamíferos en imágenes obtenidas mediante cámaras trampa, financiado por Colciencias.

El programa fue diseñado por el Magíster en Ingeniería Luis Fernando Pulido Castelblanco para facilitar la sistematización de los datos del monitoreo tecnológico de fauna asociados a las fotografías obtenidas con cámaras trampa.

Myrmecophaga tridactyla, oso hormiguero gigante, captado por una cámara trampa. Imagen cortesía.

Naira es capaz de identificar automáticamente las imágenes con presencia de fauna, diferenciar entre aves y mamíferos, y, dentro de este último grupo, el género taxonómico del animal presente en cada fotografía.

«Llegó un punto en el que la tecnología avanzó tanto que se tenían más fotos de las que se podían analizar manualmente. Naira ha permitido acelerar la sistematización de la información desde la tecnología. Los investigadores en biología invertían mucho tiempo en la sistematización de miles de fotografías, y por eso nosotros, desde la inteligencia computacional y el procesamiento de imágenes, unimos fuerzas para agilizar esos procesos de análisis», explica Luis Fernando.

Desde hace varios años el ‘fototrampeo’ se ha convertido en una herramienta muy útil para el estudio de especies difíciles de observar directamente, como son los grandes carnívoros; y en general, para el estudio de toda la biodiversidad.

De igual forma, se ha advertido su importancia en el reporte de la presencia de especies en diferentes lugares del país, así como en el estudio del comportamiento de géneros en ecosistemas naturales y transformados. Aun así, era necesario este componente tecnológico para dinamizar la técnica.

Angélica Paola Díaz Pulido, investigadora del Instituto Humboldt, dice que esta herramienta les ha facilitado avanzar positivamente en el procesamiento de la información.

Además, señala que: «el proyecto respondía a muchas necesidades que teníamos como investigadores de la fauna, sobre todo del grupo de mamíferos vertebrados grandes y medianos. Nos dimos cuenta de que entre más cámaras, más información, y que esos datos nos iban a permitir tomar mejores y más rápidas decisiones sobre los problemas que enfrenta ese tipo de fauna. Naira es un instrumento que nos deja recopilar datos precisos y de forma más eficiente».

El software Naira utiliza técnicas de inteligencia artificial avanzadas para la gestión eficiente de la información de la biodiversidad obtenida a través de cámaras trampa. El proyecto provee los insumos que la red de procesamiento de la información requiere para generar alertas tempranas sobre el estado de las especies de mamíferos y de los ecosistemas que habitan. Esta información oportuna puede impulsar políticas públicas de protección a la biodiversidad.
 

Tapirus terrestris, tapir amazónico o danta, captado por una cámara trampa. Imagen cortesía.

En el mundo hay pocas herramientas computacionales que se enfoquen en el análisis de imágenes específicas.

«Naira I identificaba entre mamíferos y aves, y separaba las fotos donde había animales de las que no. Entonces nos unimos con el Instituto Humboldt y presentamos ante Colciencias la propuesta de realizar una nueva versión para identificar el orden de mamíferos. Ya vamos en la versión III, que ofrece la identificación de género indicando el nivel de certeza de la clasificación, el análisis por registros independientes, los metadatos como fase lunar, temperatura, coordenadas del GPS, fecha y hora de captura; y, permite al usuario agregar manualmente información que considere importante para el análisis de las imágenes», explica Claudia Victoria Isaza Narváez, profesora del Departamento de Ingeniería Electrónica de la Facultad de Ingeniería de la UdeA y asesora del proyecto. 

El programa ya se ha usado para analizar imágenes de cámaras trampa instaladas en las regiones: Caribe, Andes, Pacífico y Orinoquía, y en zonas específicas como Bahía Málaga, Cajambre, Caño Cristales, El Ceibal, Filandia, Montes de María, Mutatá, Paipa, Pie de Pepe, la Sierra Nevada de Santa Marta y La Uribe, Santander, entre otros.

Toda la información generada en Naira, que ya ha sido presentado en varios países como Alemania, Australia y México, es registrada en el formato Darwin Core para el registro de especies. “Queremos que el software pueda crear una red a nivel mundial, donde lleguen aportes de diferentes regiones y las fotos se puedan procesar desde Internet”, concluye la profesora Claudia Isaza.

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