用臉部辨識技術追蹤野生動物

如果你看過《CSI犯罪現場》，相信你對「臉部辨識系統」這個詞一定不陌生，調查人員利用臉部特徵在犯罪資料庫中比對嫌疑犯的身份。另一個生活中常見的例子，就是社群網站Facebook，當我們上傳照片到Facebook時，系統就會在標籤紀錄資料庫中自動進行臉部比對，提供建議名單。臉部辨識技術的發展和應用，除了能幫我們省下標籤朋友所需花費的時間之外，還能幫助生物學家調查野生動物的族群量。

是不是真的不太一樣呢？圖片來源：蘇烝民

傷痕眼周紋路排列花紋都是追蹤線索

辨識個體，對野生動物的行為、生理和生態研究而言，是個基礎又關鍵的課題。因此，生物學家發展出一些小工具，像是金屬腳環、頸圈、色筆標記、耳標、晶片或無線電發報器等，先利用傷害性低的方式捕捉野生動物，給予適當的標記再放回野外。

有些野生動物的捕捉難度較高，為了更有效的追蹤調查，生物學家開始找尋野生動物身上的特徵，作為辨識個體的依據。像是鯨豚身上的斑點和刮痕，獵豹的花紋排列。再以黑犀牛為例，犀牛角的大小和前端形狀、眼睛周圍的紋路、身上的傷痕都可以作為區分的參考，其中又以眼睛周圍的紋路特別受到關注，搭配照片和插圖的輔助，辨識正確率可達95％以上。

犀牛眼睛周圍的紋路。圖片來源：Patton and Jones., 2000 的研究文章。

那在海裡飛翔的海龜呢？

最常見的標記方法就是用特殊的鉗子在海龜的鰭狀肢上穿洞打標，標籤的材質分成鈦合金、鎳基合金或是塑膠。每個標籤的正面都有一組獨一無二的編號，背面通常有上標單位的聯絡方式。如此一來，如果有人發現這次海龜，就可以透過標號和聯絡方式進行通報，追蹤這隻海龜的去向。

最常標記海龜的方法就是用特殊的鉗子在海龜的鰭狀肢上穿洞打標。圖片來源：Seaturtle. org

鰭狀肢標籤的好處就是易讀、成本低和上標容易。缺點就是並非永久標記，標籤可能會脫落、磨損、或是有附生物，造成長期追蹤上的困難。

標籤可能會脫落、磨損、或是有附生物，造成長期追蹤上的困難。圖片來源：Reisser et al., 2008 的研究文章。

另外一種常用的標記工具就是植入皮下的晶片，不易遺失但成本較高，需要晶片判讀機才能讀取標號。有時為了特定的調查需求，除了上標、打晶片，研究人員還會在海龜的背甲上用白漆寫上編號，如此一來就能快速辨識海龜個體。背甲上的白漆頂多維持2～3個月，就會自然磨損。

在海龜的背甲上用白漆寫上編號。圖片來源：馮加伶

幫海龜上標的機會可不多，主要應用於產卵棲息地的調查，趁著母龜上岸產卵時進行標記；而那些不會上岸產卵的公龜、尚未成熟的亞成龜或於沿岸棲息的海龜族群，必須設法先將海龜從海中捕捉至陸地或是船上才能進行標記。在海中捕捉海龜的難度較高，受限於沿岸的地形、船隻出海費用、安全性、研究人員的「抓龜」技術等門檻，因此海龜族群量和族群結構的調查很不容易。

潛水愛好者首創海龜Photo ID

時間回到1988年，一對喜愛海洋的加拿大Bennett夫妻到美國夏威夷潛水，在茂宜島遇到了他們的第一隻海龜Clothahump，從此開啟了他們的瘋龜不歸路，每年都會定期回到夏威夷看海龜。不同於待在岸上的生物學家能幫海龜上標打晶片，潛入水下的他們只能靠著攝影，記錄與龜共游的美好時刻，看著看著，他們發現每隻海龜雖然乍看都很像，但若稍加端詳就能看出不同之處，原來海龜臉部鱗片的形狀、排列方式和數量都不一樣，而且左右側臉亦不同。

Bennett夫婦中，先生是軟體技術文字撰寫人員，太太是中學老師，兩位都沒有海洋生物學的專業背景，但是憑著對海龜的熱情和水下攝影技術，他們發展出一套海龜臉部辨識方法，建立了夏威夷地區的海龜資料庫。至2004年底，資料庫中已經有超過750隻海龜的檔案，協助夏威夷地區海龜的研究調查。

年復一年的大量照片加上身份鑑定，忠實地記錄下夏威夷地區海龜罹患纖維狀乳突瘤的情況和病程演進（Bennett et. al.,1999），他們發現在茂宜島西部出現的海龜，罹患腫瘤的比例為64%（樣本總數為247隻）。透過照片佐證，他們觀察到有些罹病個體會自行好轉，不過在恢復之前，腫瘤的情況會先加重，只要撐過去之後腫瘤情況就會逐漸好轉。

海龜罹患纖維狀乳突瘤的情況。圖片來源：Peter Bennett。

簡單可靠的海龜臉部辨識方式，吸引許多海龜生物學家紛紛跳下水，將Photo ID應用在棲息地海龜的族群量調查。像是Schofield等人（2008）在希臘的Zakynthos島，成功鑑定出超過85隻的赤蠵龜個體，並驗證了只要照片品質優良，就算沒有豐富的辨識經驗，也能得到正確的辨識結果。Reisser等人（2008）在巴西的Arvoredo保留區內，則以Photo ID作為輔助工具，協助辨識標號遺失或難以判讀的海龜個體。

除了人工辨識，Jean等人（2010）將海龜鱗片數和排列方式轉換成數位編碼，並結合電腦分析，就能在資料庫中快速地進行比對，大幅的降低人工辨識所花費的時間。不過電腦辨識系統對照片品質的要求比較高，造成判讀數量上的限制。此外，電腦辨識系統的成功率在不同種類之間也有顯著的差異，如綠蠵龜的辨識成功率可達94.44%，而玳瑁的辨識成功率則為78.26%。

利用鱗片的位置和形狀轉換成3位數的號碼，如眼後第一排，由下往上第三片的四邊形鱗片，則為134。以此類推，將每一個鱗片的號碼依序組合起來，就是該隻海龜的數位編碼。圖片來源:Jean et al., 2010 的研究文章

台灣的海龜研究從1993年開始，早期的調查主要集中在澎湖望安和台東蘭嶼兩地的產卵沙灘，標定上岸產卵的綠蠵龜、調查卵窩孵化率、性別比和影響因子等生殖生態的研究。而後，也開始與海巡署、水產試驗所、海生館和獸醫師合作，推動海龜擱淺通報系統和救傷收容。

小琉球得天獨厚產卵母龜年輕海龜都愛來

直到2010年，從屏東小琉球當地居民的觀察經驗得知，小琉球除了有少數母龜上岸產卵，亦能時常看到許多綠蠵龜於沿岸覓食，這項特色是台灣地區諸多島嶼中所沒有的。得天獨厚的條件，吸引海洋大學海洋生態暨保育研究室的蘇烝民等人，利用Photo ID調查小琉球沿海海域的綠蠵龜族群量。

綠蠵龜在沙灘上爬行速度很慢，但是在海中可是游泳健將，發達的胸肌和流線型的前肢，認真游起來可達時速30公里，這可大幅增加拍攝海龜頭部特寫照片的難度。為了避免干擾海龜，研究人員多半會保持一定的安全距離、放慢踢水的力道避免激起水花、降低海龜的緊戒心，不然海龜一旦發現有異狀就會迅速遊走，可就連龜尾巴都看不到了！

忘龜莫及。圖片來源：蘇烝民。

為期3年超過80次的長距離水下調查，扣除「槓龜」和照片角度不符的情況，一共收集到203組海龜頭部照片，根據蘇烝民等人（2015）的估算，小琉球光是沿岸就至少有106隻海龜。因為海龜左右臉並不對稱，所以最可靠的計算方式就是同時收集左臉和右臉的照片進行鑑定，才能降低誤判。目前這個調查依然持續進行中，希望能透過收集更多海龜臉部照片，建立小琉球海龜的身分證，就能更精確地估算海龜族群量和分佈，幫助保育政策的制定及推動。

若有機會與海龜共游，不妨仔細觀察一下海龜的臉、試著算算鱗片的數量或找出特別的形狀，定義那隻屬於你的第一隻海龜！不過前提是，記得保持安全距離，勿觸碰或驚擾海龜。讓海龜放鬆，也讓自己放鬆，一起享受大海的懷抱。