I AE S   I n t e r n at ion al  Jou r n al   of   Ar t if icial   I n t e ll ig e n c e   ( I J - AI )   Vol.   14 ,   No.   4 Augus t   2025 ,   pp.   2922 ~ 2934   I S S N:  2252 - 8938 ,   DO I 10 . 11591/i jai . v 14 .i 4 . pp 29 22 - 29 34             2922     Jou r n al  h omepage ht tp: // ij ai . iaes c or e . c om   E st imat in g b r oi le r   h e a t  st r e ss u si n g   c o m p u t e r  vi si on  an d   m ac h i n e  l e a r n i n g       M u h am m ad   I q b al  Anggoro   Agun g 1 E k M u r s it B u d i 2 ,   M irant i   I n d ar   M an d as ar i 2 , 3   1 M a s te r  of  I ns tr ume nt a ti on a nd C ont r ol , F a c ul ty  of  I ndus tr ia T e c hnol ogy,  I ns ti tu T e knol ogi  B a ndung,  B a ndung, I ndone s ia   2 D e pa r tm e nt  of  E ngi ne e r in g P hys ic s , F a c ul ty  of  I ndus tr ia T e c h nol ogy, I ns ti tu T e knol ogi  B a ndung, B a ndung, I ndone s ia   3 B ui ld in g P hys ic s   R e s e a r c h G r oup, F a c ul ty  of  I ndus tr ia T e c hnol ogy, I ns ti tu T e knol ogi  B a ndu ng, B a ndung, I ndone s ia       Ar t icle   I n f o     AB S T RA CT   A r ti c le  h is tor y :   R e c e ived  J ul   1 2024   R e vis e F e b   24 2025   Ac c e pted  M a r   15 2025       T o   o p t i m i ze  an d   e n h a n ce  t h eff i ci e n cy   o b ro i l er  c h i ck e n   farmi n g ,   i t   i s   es s e n t i al   t o   ma i n t ai n   t h c h i c k en s   w e l fare,   as   h eat   s t re s s   ca n   d ecrea s e   g ro w t h   effi ci e n cy .   T h t emp er at u re - h u mi d i t y   i n d e x   (T H I)  i s   k e y   i n d i ca t o r   u s e d   t o   d et erm i n i ch i ck e n s   are  e x p er i en c i n g   h e at   s t res s .   Preci s i o n   l i v es t o c k   farmi n g   (PL F)  b as ed   o n   co m p u t er  v i s i o n   i s   o n met h o d   t h at   can   as s i s t   farmers   i n   co n t i n u o u s l y   a n d   au t o ma t i ca l l y   m o n i t o ri n g   t h c o n d i t i o n   o t h e i ch i c k en s .   T h i s   res earch   d e v el o p e d   co mp u t er  v i s i o n - b as e d   PL s y s t em   t o   o b s erv ch i c k en s   w i t h   CP  7 0 7   s t rai n   i n   co mmerci a l   farm  u s i n g   t h Mas k   reg i o n - b as e d   co n v o l u t i o n al   n e u ral   n e t w o rk   ( Mas k   R - CN N )   met h o d   an d   o b j ect   t rack i n g   al g o r i t h ms   t o   an a l y ze  fea t u re s   s u ch   a s   t h cl u s t er  i n d e x ,   u n re s t   i n d ex ,   an d   t h d i s t an c t ra v el e d   b y   b r o i l ers .   T h res u l t s   i n d i cat e d   t h at   al l   feat u res   t en d   t o   i n v ers el y   co rrel a t w i t h   t h T H v a l u e,   w i t h   t h c l u s t er   i n d ex   s h o w i n t h mo s t   n o t i cea b l t en d en c y .   A d d i t i o n a l l y ,   i t   w as   f o u n d   t h a t   ex t er n al   fact o rs ,   s u c h   as   t h p res e n ce  o farmers   aro u n d   t h o b s erv a t i o n   area,   can   affect   t h ch i ck e n s b eh a v i o r,   al t h o u g h   t h e   cl u s t er  i n d e x   feat u re  i s   rel at i v e l y   re s i l i e n t   t o   d i s t u r b an ce s   i f   t h o p erat o i s   n o t   cap t u re d   b y   t h e   camera.   It   w as   c o n c l u d ed   t h a t   t h ere  i s   re l at i o n s h i p   b et w een   t h feat u re s   an d   t h T H v al u e;   h o w e v er,   t h e s feat u res   are  n o t   y e t   s u ff i ci e n t   t o   d i s t i n g u i s h   t h co n d i t i o n   o ch i ck e n s   u n d er  h i g h   an d   l o w   T H co n d i t i o n s   i n   r eal - t i me.   K e y w o r d s :   B r oil e r   c hicke n   C lus ter   index   C omput e r   vis ion   I ns tanc e   s e gmenta ti on   M a s R - C NN   P r e c is ion  li ve s tock  f a r mi ng   Unr e s index   Th i s   i s   a n   o p en   a c ces s   a r t i c l u n d e r   t h CC  B Y - SA   l i ce n s e.     C or r e s pon din A u th or :   E ko  M ur s it B udi   De pa r tm e nt  of   E nginee r ing  P hys ics ,   F a c ult o f   I nd us tr ial  T e c hnology,   I ns ti tut   T e knologi   B a ndung   St .   Ga ne s a   No. 10 ,   L e ba S il iwa ngi,   C oblong,   B a ndung,   J a wa   B a r a 40132 I ndone s ia   E mail:   mu r s it o@it b. a c . id       1.   I NT RODU C T I ON   T he   c ons umpt ion  of   poult r y   mea a s   a   pr im a r s our c e   of   a nim a pr otein  globally  is   e xpe c ted  to   incr e a s e   f r om   39. 4 %   in  2022   to   40 . 8%   by   2030   [ 1] .   T he r e f o r e ,   maintaining   the   e f f icie nc y   of   poult r gr owth   is   c r uc ial,   given  the   im pa c of   he a s tr e s s   whic c a hinder   the  g r owth  of   br oil e r   c hicke ns ,   e s pe c ially  a   21 - 22  da ys   of   a ge   [ 2] ,   [ 3] .   T he   tempe r a tur e - humi dit index  ( T HI )   is   a   mea s ur e   us e to  de ter mi ne   the  he a s tr e s s   c ondit ion  in  b r oil e r s ,   ba s e on  tempe r a tu r e   a nd  humi dit y   va lues   [ 4] ,   [ 5] .   P r e vious   s tudi e s   ha v e   s hown  that  the  opti mal  T HI   va lue  f o r   br oil e r s   is   a r ound  21   °C   [ 4] ,   [ 5 ] .   F ur ther mo r e ,   guidelines   f or   b r oil e r   f a r mi ng   s ugge s that  the  opti mal  T HI   va lue   f or   br oil e r s   a ge 22  da ys   is   a r ound   25   °C   [ 6] ,   [ 7 ] .   E f f o r ts   to   opti mi z e   p r oduc ti on   e f f icie nc y   a nd   a ni mal  we lf a r e   ha ve   dr iven   r e s e a r c int pr e c is ion  li ve s tock  f a r mi ng  ( P L F ) ,   whic e na bles   c onti nu ous   a nd  a utom a ti c   moni tor ing  us ing  va r ious   s e ns or s   [ 8] I mage - ba s e a ppr oa c he s   ha ve   e mer ge a s   e f f e c ti ve   methods   to  s tudy  poul tr y   be ha vior   unde r   va r ying   e nvir onmenta c ondit ions   [ 9 ] .   T he s e   methods   pr ovide  non - invas ive  ins ight s   int poult r be ha vio r .   R e c e nt   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I nt  J   Ar ti f   I ntell     I S S N:   2252 - 8938       E s ti mating  br oil e r   he at  s tr e s s   us ing  c ompute r   v is io and  mac hine    ( M uhamm ad  I qba A nggor A gu ng )   2923   s tudi e s   ha ve   uti li z e c omput e r   vis ion  a nd  ma c hine  lea r ning  tec hnologi e s   to  obtain  be ha vior a f e a tur e s   in   poult r a c ti vit ies .   F or   ins tanc e ,   J oo   e al.   [ 10 ]   us e M a s r e gion - ba s e c onvolut ional  ne ur a ne twor   (R - C NN )   a nd  YO L Ov4  model s   to  c las s if nine  c hicke pos tur e s   a nd  be ha vior s ,   while  Guo   et   al.   [ 11]   c ompar e f ive  c onvolut ional   ne ur a ne twor k   ( C N N) - ba s e mac hine  lea r ning  models   to  de tec f ou r   dif f e r e nt   c hicke be ha vior s .   M or e ove r ,   E ij k   e t   al.   [ 12]   e va luate c omput a ti ona r e s our c e   e f f icie nc y   in   de tec ti ng   br oil e r s   by  c ompar ing   M a s R - C NN   a nd  U - Ne m ode ls .   Additi ona ll y,   M a s s a r e al.   [ 2]   e va luate th e   c lus ter   index  a nd  unr e s index  in  br oil e r s   unde r   he a t   s tr e s s   by  s e gmenting  im a ge s   ba s e on  mor phologi c a ope r a ti ons ,   while   L in   e a l.   [ 13 ]   e xa mi ne the   c or r e lation  be twe e n   T HI   va lues   a nd  c hicke n   m ove ment  de tec ted  us ing  F a s ter   R - C NN .   De s pit e   s e ve r a pr e vious   s tudi e s ,   ther e   h a s   les s   r e s e a r c o c omm e r c ial  pou lt r y   f a r ms   us e in   the   f a r mi ng  indus tr y   a s   mos s tudi e s   ha ve   be e c onduc ted  in   a   c ont r oll e labor a to r e nvir onment .   F a c to r s   s uc a s   na tur a s unli ght  a nd  lar ge r   incons is tent  number s   of   c hicke ns   typi c a in  c omm e r c ial   f a r ms   ha ve   not  be e c ons ider e in  p r e vious   r e s e a r c h.   I n   thi s   r e s e a r c h,   br oil e r   wi th  C P   707   s tr a in   is   obs e r ve d   on   a   c o mm e r c ial  f a r to   e xplor e   a nd  a na lyze   the   r e lation   be twe e T HI   va lues   a nd   br oil e r   a c ti vit ies   r e pr e s e nted  a s   th e   c lus ter   index,   unr e s index,   a nd  a ve r a ge   br oi ler   move ment  obtaine us ing  M a s R - C NN   model  f or   ins tanc e   s e gmenta ti on  to  de tec ind ivi dua c hicke ns .   De tec ted  c hicke ns   a r e   t r a c ke us ing  a n   objec t r a c king  a l gor it hm   a nd  the  r e s ult   w as   c ompar e with  pr e vio us   r e s ult s   to  tes whe ther   labor a tor y   r e s ult s   c a be   a ppli e in  c omm e r c ial  f a r ms .   I f   s uc c e s s f ul,   thes e   f e a tur e s   will   be   us e to   de ve lop  a   s ys tem  f or   de tec ti ng   c hicke c ondit ions   unde r   he a s tr e s s .       2.   M E T HO D   I thi s   r e s e a r c h,   the  c omput e r   v is ion - ba s e P L F   s y s tem  a r c hit e c tur e   s hown   in   F igur e   1   wa s   us e to   obtain  s e gments   of   e a c c hicke to  be   tr a c ke d.   T h e   M a s R - C NN   ins tan c e   s e gmenta ti on  model  wa s   pr opos e a s   a   method  to  r e c ognize   indi vidual  c hicke ns   due   to  it s   good   pe r f o r manc e   in  te r ms   of   inf e r e nc e   s p e e a nd   se gmenta ti on  a c c ur a c pr oduc e [ 14] .   T he   s e gmenta ti on  r e s ult s   a r e   us e f or   the  tr a c ke r ,   a nd   f e a tur e   e xtr a c ti on  will   be   c a r r ied  out  in  the  f or of   the  unr e s index,   c lus ter   index,   a nd  kinema ti c   f e a tur e s   s uc a s   the   a ve r a ge   dis plac e ment  of   tr a c ke c hicke ns .   F inally ,   c or r e lation   a na lys is   wa s   c a r r ied  out  be twe e the  f e a tur e s   a nd  the  mea s ur e T HI   va lue.   I f   ther e   is   a   c or r e lat ion  be twe e the  f e a tur e s   a nd  the  T HI   va lue,   a   s upe r vis e lea r ning - ba s e model  will   be   de ve loped  in  f utur e   r e s e a r c to  model  c hicke b e ha vior   unde r   he a s tr e s s   c ondit ions   in  r e a l - ti me.           F igur e   1.   P r opos e s ys tem  a r c hit e c tur e   f or   br oil e r   c hicke n   moni tor ing       2. 1.     E xp e r im e n t al   s e t u p   I thi s   s tudy,   e xpe r im e nts   we r e   c onduc ted   in  a   c omm e r c ial  c hicke f a r m   mea s ur ing  120× 12× m   loca ted  in  S uba ng,   W e s J a va ,   I ndone s ia.   T his   s tu dy  obs e r ve d   br oil e r s   with  s tr a in   C P - 707  f r om  P T .   C ha r oe n   P okpha nd  I ndone s ia  [ 6] .   B r oil e r s   we r e   r e c or de d   us ing  a I P   C a mer a   Unia r c I P C - T 124  ins talled  on  the   c e il ing  of   the  f a r with   a   r e s olut ion  a nd  s a mpl ing  r a ti of   2560 × 1440@20 f ps .   T he   I P   C a mer a   wa s   p os it ioned  a s   s hown  in   F igur e s   2 ( a )   a nd   2 ( b) ,   c a ptur ing   the   a r e a   whe r e   c hicke ns   c ons is tently  s tay   in   f r a me  d ur ing  the   br ooding  pe r iod ,   including   e quipm e nt  with in  the   f a r m.   T he   I P   c a mer a s   we r e   c onne c ted  to   a   ne two r video   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2252 - 8938   I nt  J   Ar ti f   I ntell ,   Vol.   14 ,   No.   4 Augus t   20 25 292 2 - 2934   2924   r e c or de r   ( NV R )   Da hua   P F S 3010 - 8E T - 96  to   r e c or video   e ve r y   da y   f r om   06:00   to   20:00   ( loca ti me) .   I ndus tr ial  tempe r a tu r e   a nd   humi di ty  s e ns or s   ( S M 7820B )   we r e   c onne c ted  to   a   mi ni - PC   s e r ve r   to   r e c or da ta   e ve r s e c ond.   T he   s e r ve r   ti me  a nd  NV R   we r e   th e s ync hr onize to  a   loca ne twor k   ti me  p r otoco ( NT P )   s e r ve r ,   a nd  a ll   c a mer a   a nd  s e ns or   r e c or ding   da ta  wa s   s tor e on  the  s e r ve r .           ( a )       ( b)     F igur e   2.   E xpe r im e nt  s e tup  o f ( a )   c a mer a   a nd   s e r ve r   ins tallation  a nd  ( b)   loca ti on  of   c a mer a   ins tallatio n       2. 2.     Dat a   c oll e c t ion   an d   a n n ot at ion   T tr a in   the   ins tanc e   s e gmenta ti on  model ,   vi de da ta   r e c or de d   f r om   Augus t   19,   2023 ,   to     S e ptembe r   23,   2023,   wa s   us e a s   the  da ta s e t.   s a mpl e   of   50  im a ge s   c ontaining  br oil e r s   a nd  kinds   of   c oop  e quipm e nt  wa s   a nnotate a s   s hown  in   F igu r e   3   us ing  ope n - s our c e   labe li ng  s of twa r e   Any L a be li ng.   F r om   th e s e   s a mpl e im a ge s ,   the  da tas e wa s   divi de int tr a ini ng,   va li da ti on ,   a nd  tes ti ng ,   with   e a c s e c ontaining  da ta  a s   s hown  in  T a ble  1.   T he   tr a ini ng  s e wa s   us e to  tr a in  the  model   in  thi s   r e s e a r c h,   while   the  v a li da ti on  s e wa s   e mpl oye dur ing   the  t r a ini ng  p r oc e s s   to  e v a luate   model  pe r f or manc e   a nd   pr e ve nt  ove r f it ti ng .   F inally,   the  tes ti ng  s e wa s   us e f or   the   f inal   e va luation  a f t e r   tr a ini ng   to  a s s e s s   the  pe r f or manc e   of   the  t r a ined  model.           F igur e   3.   Da tas e a nnotation  on  4   c las s e s       T a ble  1 .   Da tas e s pli tt ing   O bj e c t   T r a in in g   ( 30 I mgs   (%) )     V a li da ti on  ( 10 I mgs   (%) )   T e s ti ng   ( 10 I mgs   (%) )   T ot a l   ( 50 I mgs   (%) )   f e e dbowl   30   ( 60)   10   ( 20)   10   ( 20)   50   ( 100)   br oi le r   3 , 010   ( 59.54)   1 , 069   ( 21.15)   976   ( 19.31)   5 , 055   ( 100)   dr in kl in e   220   ( 62.14)   67   ( 18.93)   67   ( 18.93)   354   ( 100)   f e e dl in e   100   ( 62.12)   31   ( 19.25)   30   ( 18.63)   161   ( 100)   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I nt  J   Ar ti f   I ntell     I S S N:   2252 - 8938       E s ti mating  br oil e r   he at  s tr e s s   us ing  c ompute r   v is io and  mac hine    ( M uhamm ad  I qba A nggor A gu ng )   2925   2 . 3 .     I n s t an c e   s e gm e n t at io n   an d   m u lt i   ob j e c t   t r a c k in g   T he   s e gmenta ti on  p r oc e s s   wa s   c onduc ted  by  c om pa r ing  the   M a s R - C NN   model  [ 14] ,   with   the   be s ba c kbone   then  us e a s   the  tr a c ke r   f or   mul ti - objec tr a c king  us ing  a a lgor it hm   ba s e on  the  s im ple  on li ne   a nd  r e a lt im e   tr a c king  ( S OR T )   a lgor it hm   [ 15 ] .   T his   s t udy  uti li z e a   c omput e r   r unning  Ubuntu   22. 04   o pe r a ti ng  s ys tem  with  P ython   3. 11 . a nd   P ytor c h   2. 3 . wi th   GPU  s uppor t   ins talled.   T he   r e s e a r c wa s   c onduc ted  on  a n   P C   ins talled  with   P r oc e s s or   I ntel   i7 - 13700K,   128   GB   s ize R AM ,   a nd   a Nvidia   Ge F or c e   R T X   40 70  GPU   with  12   GB   of   memor y .     2 . 3 . 1.   M as k   r e gion - b as e d   c on volu t ion a n e u r al   n e t wor k   M a s R - C NN   is   a e xtens ion  of   the   F a s ter   R - C N objec de tec ti on  a lgo r it hm   [ 16] ,   whic h   incor por a tes   a   s e mantic   s e gmenta ti on  a lgor it h m   us ing  a   f ull y   c onvolut ional   ne twor k   ( F C N)   [ 17 ]   on   the   r e gion  of   int e r e s ( R oI )   laye r   f o r   objec s e gmenta ti on  [ 14] .   I thi s   s tudy,   the  R e s Ne t50  ba c kbone   with  a   f e a tur e   pyr a mi d   ne twor k   ( F P N)   [ 18] ,   a s   de picte i F igur e   4,   wa s   uti l ize d.   Othe r   than   that,   R e s Ne t - 101 - F P a nd  R e s Ne Xt - 101 - F P ba c kbone s   we r e   tr a ine to   c ompar e   a nd  e va luate   the  pe r f or manc e   of   e a c ba c kbone   model.   T he   tr a ini ng  p r oc e s s   f or   e a c ba c kbone   w a s   c onduc ted  ove r   3, 000  it e r a ti ons ,   with   tr a ns f e r   lea r ning  us ing  model  that  ha pr e vious ly  be e p r e tr a ined  o the  M S   C OC da tas e we r e   pe r f or med  to   f u r ther   tr a in  the   model  to   r e c ognize   br oil e r s   us ing  the   c r e a ted   da tas e t.   I nf e r e nc e   us ing  M a s R - C NN   pr oduc e s   output s   s uc a s   objec s e gmenta ti on  mas ks ,   bounding  boxe s ,   a nd  objec c e ntr oid  c oor dinate s   ba s e on  the  s e gmenta ti on  r e s ult s .   T he s e   output s   we r e   then   uti li z e a s   the   t r a c ke r   f or   objec t r a c king  us ing  the   S OR T - ba s e d   tr a c king   a lgor it hm.           F igur e   4.   M a s R - C NN   a r c hit e c tur e       2 . 3 . 2.   S i m p le  on li n e   an d   r e alt i m e   t r ac k in g   S OR T   is   a   mul ti - objec tr a c king  a lgor it hm  that  ut il ize s   the  Ka lm a f il ter   [ 19] ,   a s s umi ng  a   c ons tant  ve locity  model  f or   objec mot ion  [ 15] .   T he   Ka lm a f il ter   is   e mpl oye to  e s ti mate   c ha nge s   in  objec pos it ions   f r om  the  p r e vious   f r a me  a nd  matc them   with  de tec ti ons   in  the  c ur r e nt  f r a me.   Onc e   matc he d,   thes e   f r a mes   a r e   us e to  upda te  the  Ka lm a f il ter   s tate   [ 15] .   I thi s   s tudy ,   the  tr a c king  pr oc e s s   ba s e on  th e   S OR T   a lgor it hm  wa s   im pleme nted  us ing  the  n or f a ir   f r a m e wor [ 20] ,   a s   il lus tr a ted   in  F igur e   5 .           F igur e   5.   S OR T - ba s e tr a c king  a lgor it hm   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2252 - 8938   I nt  J   Ar ti f   I ntell ,   Vol.   14 ,   No.   4 Augus t   20 25 292 2 - 2934   2926   I thi s   r e s e a r c h,   the   c e ntr oid   c oor dinate s   f r om   the   s e gmenta ti on  r e s ult s   of   br oil e r   c las s   we r e   us e a s   f e a tur e s   f or   c a lcula ti ng   the   dis tanc e   be twe e n   f r a mes .   T he   c los e s objec t   dis tanc e s   mee ti ng  a   s pe c if ied  thr e s hold  we r e   us e a s   p a r a mete r s   to  matc obje c ts   a c r os s   f r a mes .   T he   tr a c king  a lgor it hm  output s   objec identit ies   a long  with   in f or mation   of   s e gmenta ti on  mas ks ,   bounding  boxe s ,   a nd  c e nt r oid  c oo r dinat e s   f or   e a c tr a c ke f r a me.     2 . 4 .     F e a t u r e   e xt r ac t ion   T model  br oil e r   c ondit ions   dur ing  he a s tr e s s ,   f e a tur e   e xtr a c ti on  wa s   pe r f or med  ba s e on  the  tr a c king  r e s ult s .   T his   s tudy  f oc us e s   on   tes ti ng  a nd   a na lyzing  thr e e   f e a tur e s ,   na mely   unr e s t   index  [ 21] ,   c lus ter   index  [ 22] ,   a nd  a ve r a ge   tr a ve dis tanc e   [ 13 ] .   T he   f ir s f e a tur e ,   unr e s index ,   mea s ur e s   the  dif f e r e nc e   be twe e n   s e ts   of   objec ts   a c r os s   two  f r a mes   withi a   s pe c if ic  ti me  int e r va l,   de f ined  by   ( 1 ) .     U nr e s t   I nd e x ( i , i 1 ) = . dH ( F ( i ) , F ( i 1 ) )   ( 1)     W he r e   dH   r e pr e s e nts   the  s ymm e tr ic   Ha us dor f f   dis tanc e   [ 23]   be twe e s e ts   of   c e ntr oid   c oor dinate s   of   ob jec ts   in  the   c ur r e nt   f r a me  F ( i )   a nd   the   pr e vious   f r a me   F ( i 1 )   is   the   pr opor ti ona li ty   f a c tor   of   the   im a ge   c a ptur e   c a mer a ,   de f ined  by   ( 2) .     = 2 t a n ( / 2 )   ( 2)     T he   va lue  of   the  pr opor t ionalit f a c tor     de pe nds   on  the   c a mer a   he ight   ,   lens   a pe r tur e   a ngle  ,   a nd  the  pixel   width     of   the   c ha r ge - c oupled  de vice   ( C C D)   s e ns or .   T he   ne xt   f e a tur e   is   the  c lus ter   index ,   whic h   r e pr e s e nts   how  de ns e ly  objec ts   a r e   c lus ter e a a   gi ve ti me,   de f ined  by   ( 3) .     Cl u s te r   I nd e x ( i ) = 2 × ̅ × 2 + 2 ̅ × ̅ × 1   ( 3)     W he r e   ̅   a nd  ̅   a r e   the  a ve r a ge   a r e a   a nd  pe r im e ter   o f   de tec ted  objec s e gments ,     a nd    a r e   the  he ight   a nd  width  of   the  im a ge ,   ̅   is   the  a ve r a ge   dis tanc e   be t we e c e ntr oids   of   s e gments ,   a nd    is   the  number   of   de tec ted  s e gments .   T he   f inal   f e a tur e   to   be   tes ted  is   the  a ve r a ge   tr a ve dis tanc e ,   c a lcula ted  us ing  ( 4) :     A v g . Dis t ( i , i 1 ) = ( j ( i ) , j ( i 1 ) ) j = 1   ( 4)     W it h     is   the   dis tanc e   f unc ti on   be twe e objec t   s e gments     f o r   index  j   in   f r a me  i   a nd   the  p r e vious   f r a me   ( i 1 ) .   Va r ious   metr ics   c a n   be   us e f or   howe ve r ,   in   th is   s tudy,   E uc li de a dis tanc e   wa s   us e to   c a lcula te   objec dis plac e ment  be twe e f r a mes .   F or   the   tes ti ng  p r oc e s s ,   videos   r e c or de d   on  S e pte mber   2,   2023 ,   f r om   06:00   to   20:00  wi th  22 - da y - old  br oil e r s   [ 2 ]   we r e   s e lec ted .   T his   pe r iod   wa s   c hos e to   obs e r ve   a nd  t r a c c hicke be ha vio r   du r ing  h e a s tr e s s   c ondit ions .   T r a c king   wa s   c onduc ted  with  a   s a mpl ing  int e r va o f   1   s e c ond  to  c a ptur e   s igni f ica nt   c ha nge s   in  br oil e r   be ha vior .   F oll owing  f e a tur e   e xtr a c ti on,   f ur ther   a na lys is   wa s   pe r f or med  to  de ter mi ne   c or r e lations   be twe e thes e   f e a tur e s   a nd  T HI   va lues .     2 . 5 .     T e m p e r at u r e - h u m id i t in d e c alcul at io n   T HI   is   a   me tr i c   d e ve lo pe d   to   a s s e s s   t he r mal   c on dit i ons   in   li ve s tock .   F o r   b r oi ler   c h icke ns ,   T H I   is   typi c a ll y   c a lcula ted   a s   a   l inea r   c omb inat ion   o f   dr bulb   te mpe r a tu r e   (  )   a nd   we t   bu lb   te mpe r a tu r e   (  )   with   s pe c if i c   we igh ts   that   de pe nd   on   t he   type   o f   l ives toc be ing   obs e r ve d .   F or   b r oi ler s ,   T HI   is   de f ine by   ( 5 )   [ 4 ] .     = 0 . 85  + 0 . 15    ( 5)     I thi s   s tudy,   the  we bu lb  tempe r a tu r e   (  )   is   a ppr oxi mate us ing  the  e mpi r ica l   e qua ti on  given  by   ( 6 )   [ 2 4] :      =  at an [ 0 . 151977 (  % + 8 . 313659 ) 1 / 2   ] + at an (  +  % ) at an (  % 1 . 676331 ) + 0 . 00391838 (  % ) 3 2 at an ( 0 . 023101  % ) 4 . 686035   ( 6)     W it    is   the  dr y   bulb  tempe r a tu r e   r e a ding   f r om   th e   tempe r a tur e   s e ns or ,   a nd    %   is   the  r e lative   humi dit y   r e a ding  f r om   the  humi d it s e ns or .   T he s e   va lues   a r e   us e to   c a lcula te  the   we bulb   tempe r a tu r e   (  ) ,   whi c h   is   then  us e in  ( 5 )   to   de ter mi ne   the  T H I   va lue  in   th e   s tudy.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I nt  J   Ar ti f   I ntell     I S S N:   2252 - 8938       E s ti mating  br oil e r   he at  s tr e s s   us ing  c ompute r   v is io and  mac hine    ( M uhamm ad  I qba A nggor A gu ng )   2927   3.   RE S UL T S   AN DI S CU S S I ON   3. 1.     I n s t an c e   s e gm e n t at io n   u s in g   M as k   R - CNN   T he   tr a ini ng   pr oc e s s   f or   e a c ba c kbone   of   the  M a s R - C NN   model  wa s   c onduc ted  ove r   3 , 000  it e r a ti ons .   M ode e va luation  wa s   pe r f or med  us ing  the  int e r s e c ti on  ove r   union  ( I oU)   metr ic,   de f in e a s   the   r a ti of   the  int e r s e c ti on  to  the  un ion  of   the  r e f e r e nc e   s e gment  ( )   a nd  the  p r e dicte s e gment  ( ) ,   in  ( 7) .      ( , ) =   ( 7)     I oU  r a nge s   f r om   0   to   1 ,   whe r e   a   va lue   of   0   indi c a tes   no  ove r lap   be twe e the  s e gments ,   while  a   va lue  of   1   indi c a tes   pe r f e c ove r lap.   A   pr e diction   is   c ons ider e a   tr ue   pos it ive  ( T P )   i f   it   mee ts   thr e e   c r i ter ia:  it   ha s   the  s a me  c las s   a s   the  r e f e r e nc e ,   th e   pr e diction   pr oba bil it e xc e e ds   a   pr e de f ined   th r e s hold,   a nd   the   I o va lue   e xc e e ds   a   s pe c if ied  thr e s hold.   M ode pe r f or ma nc e   wa s   e va luate us ing  the  C OC O   e va luation  method,   a s s e s s ing  a ve r a ge   pr e c is ion  ( AP)   va lues   a I oU  t hr e s holds   r a nging  f r om   50%   to  95 %   in   inc r e ments   of   5 % .     I thi s   s tudy,   A P   e va luation   wa s   c onduc ted  a t   I oU   thr e s holds   of   50% ,   75% ,   a nd   the  mea n   AP   ove r   t he   r a nge   50 - 95%   mea a ve r a ge   pr e c is ion  ( mAP )   s hown  in   T a ble  2.       T a ble  2.   E va luation   r e s ult   f r om  t r a ini ng  M a s R - C NN   No   B a c kbone   B box mAP   B box AP 50   B box AP 75   S e gm m A P   S e gm AP 50   S e gm AP 75   1   R e s N e t - 50 - FPN   74.8   83.5   81.6   75.2   83.5   81.5   2   R e s N e t - 101 - FPN   70.6   81.6   79.7   73.2   81.6   80.2   3   R e s N e X t - 101 - FPN   71.6   80.0   76.8   71.3   80.0   77.6       B a s e on  T a ble  2,   f or   the  tr a ini ng   pr oc e s s   with  3, 000  it e r a ti ons ,   the  be s r e s ult s   we r e   a c hieve with  the  R e s Ne t - 50 - F P ba c kbon e ,   s howing  a   va lue  of   2 - higher   AP  c ompar e to  the  ne xt  be s ba c kb one .   T his   pe r f or manc e   im pr ove ment  wa s   obs e r ve both  in   bounding  box  e va luation  a nd  s e gmenta ti on  r e s ult s .   T he   c ompar i s on  of   AP  e va luation  a c r os s   I oU  thr e s hold  va r iations   f or   e a c c las s   c a tegor is   il lus tr a ted  in  F igur e   6.   B a s e on  F igur e   6 ,   it   is   e vident   that  AP   va lues   f o r   e a c ba c kbone   de c r e a s e   a r ound   the   I oU   r e gion   of   ~85% .   Ge ne r a ll y,   the  AP  va lues   f or   s e gmenta ti on  in  the   br oil e r   c las s   a r e   be tt e r   than  the  AP   va lues   f or   b ounding  boxe s ,   while   f or   other   c las s e s ,   the   AP   va lues   f or   bounding   boxe s   a r e   the  s a me  o r   be tt e r   than   thos e   f or   s e gmenta ti on.   T his   indi c a tes   that   the   s e gmenta ti o r e s ult s ,   e s pe c ially  f o r   the   br oil e r   c las s ,   a r e   mor e   s uit a ble  f or   us e   a s   f e a tur e s   in   the  objec t   tr a c king  p r oc e s s .   T he   model   with   R e s Ne t - 50 - F P a s   the  ba c kbo ne   a c hieve the   be s r e s ult s ,   pa r ti c ular ly   f o r   the  b r oil e r   c las s ,   a s   s hown  in  F igur e   6( a ) .   At  a I oU  t hr e s hold  of   0. 70,   the  AP  va lues   did  not  s how  a   s igni f ica nt  de c li ne .   I n   c ontr a s t,   models   with   R e s Ne t - 101 - F P a nd  R e s Ne Xt - 101 - F P e xhibi a   no table   de c li ne   in   AP   va lues   a the   s a me  I oU   th r e s hold,   a s   il lus tr a ted   in   F igur e s   6( b )   a nd  6 ( c ) .   Among   the   f ou r   c las s e s   tr a ined  with   va r ious   ba c kbone s ,   the  dr inkl ine   c las s   pe r f or me the  wo r s t,   a s   indi c a ted  by   it s   AP   va lues ,   whi c we r e   c ons ider a bly  lowe r   than  thos e   of   the  othe r   c las s e s .   Additi ona ll y,   the  f indi ngs   f r o the  vis ua li z a ti on  r e s ult s   of   the  s e gmenta ti on  models   s how  that  the  R e s Ne t - 50 - F P ba c kbone   ( F igu r e   6( a ) )   p r oduc e s   be tt e r   r e s ult s   with  f e we r   e r r o r s   c ompar e to  other   ba c kbone s .   Othe r   ba c kbone s   ( F igu r e s   6( b )   a nd   6( c ) )   e xhibi s igni f ica nt  e r r or s T he s e   include   in c or r e c tl y   de tec ti ng  pa r ts   of   the  ope r a tor   c a ptur e d   on  c a mer a .   W hich  a r e   les s   pr onounc e with   the  R e s Ne t - 50 - F P ba c kbone .     3. 2.     F e a t u r e   c om p ar is on   wi t h   T HI   Af ter   the  s e gmenta ti on  pr oc e s s   wa s   s uc c e s s f ull y   c onduc ted,   f e a tur e   va lues   we r e   c a lcula ted  us ing     ( 1)   to   ( 4 ) ,   a nd  the  T HI   va lues   we r e   c omput e us i ng  ( 5)   a nd  ( 6) .   F igu r e   7( a )   s hows   the  T H I   g r a ph   in  blue,   while  the   ba r   gr a ph   r e pr e s e nts   the   his togr a m   of   nor malize d   a ve r a ge   va lues   f or   e a c h   f e a tur e   to   f a c il it a te  vis ua li z a ti on  a nd  obs e r va ti on,   with   a   95 %   c on f idenc e   int e r va ( C I ) .   I c a be   obs e r ve that  be twe e a ppr oxim a tely  9:30  a nd  14 :30,   ther e   we r e   f luctua t ions   in  T HI   va lues   due   to  the   a utom a ti c   c ontr ol   s ys tem  in  the  f a r m ,   whic a c ti va ted   the  c ooli ng   pump   to   c oo the   incoming   a ir   a s   the  T HI   ins ide  the   f a r r os e   t oo  high,   r e a c hing  up  to  30   °C .   B a s e on  the  obs e r va ti on  of   the  f e a tur e s ,   the   c lus ter   index   ge ne r a ll e xhibi ted   a inver s e   r e lations hip  with  the  T HI   va lues ,   e s pe c ially  a the  be ginni ng  whe the  T HI   va lues   we r e   ve r low ,   c ons is tent   with  the  f indi ngs   of   P e r e ir a s   [ 22]   r e s e a r c h.   T he   u nr e s index  a ls s howe a inver s e   tr e nd,   though  it   wa s   les s   pr onounc e c ompar e to  the  c lus ter   index .   T his   dif f e r e nc e   is   a tt r ibut e to  the  les s   s igni f ica nt  tempe r a tur e   va r iation  withi n   the   f a r m,   a li gning   with   the   f indi n gs   of   Va ll e   e t   al .   [ 21] ,   who   noted   that   the   unr e s i nde f or   br oil e r s   s howe s igni f ica nt   c ha nge s   a t e mper a tur e s   a r ound  35   °C ,   c or r e s ponding  to   T HI   v a lues   of   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2252 - 8938   I nt  J   Ar ti f   I ntell ,   Vol.   14 ,   No.   4 Augus t   20 25 292 2 - 2934   2928   a ppr oxim a tely  33   to   34   °C .   T he   a ve r a ge   dis plac e ment  index  wa s   pr im a r il y   noti c e a ble  be twe e 0 8:00  a nd  16:00,   with   a   dis tr ibut ion   s im il a r   to  the   f indi ngs   o f   L in  e al .   [ 13 ] .           ( a )       ( b)       ( c )     F igur e   6.   C ompar is on  of   ba c kbone s   ( a )   R e s Ne t - 50 - F P N,   ( b)   R e s Ne t - 101 - F P N,   a nd  ( c )   R e s Ne Xt - 101 - FPN       de e pe r   a na lys is   of   the   index   da ta  s a mpl e pe r   s e c ond,   a s   s hown  in   F igu r e   7 ( b) ,   r e ve a led  s e ve r a ins tanc e s   whe r e   f e a tur e   va lues   s igni f ica ntl incr e a s e d.   F ur ther   a na lys is   a nd  obs e r va ti on  of   the  video  r e c or dings   indi c a ted  that  thes e   pe a ks   c or r e s ponde to  ins tanc e s   whe r e   a ope r a tor   or   f a r mer   e nter e d   the  f a r m   a nd  wa s   c a ptur e on  c a mer a ,   a s   il lus tr a ted  in   F igu r e   8.   Othe r   pe a ks   in  the  a ve r a ge   dis plac e ment  f e a t ur e   we r e   due   to  s udde a nd  s im ult a ne ous   moveme nts   of   the  c hicke ns ,   tr igger e by  the   pr e s e nc e   of   a   f a r me r   or   ope r a tor   not  c a ptur e by  the  c a mer a .   T his   s ugge s ts   that  the  c lus ter   index  a nd  unr e s index  f e a tu r e s   a r e   mor e   r e s il ient  to   e xter na dis tur ba nc e s   c a us e by  f a r mer s   o r   ope r a tor s   in  the  da ta   c oll e c ti on  a r e a   c ompar e to  the   a ve r a ge   dis plac e ment.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I nt  J   Ar ti f   I ntell     I S S N:   2252 - 8938       E s ti mating  br oil e r   he at  s tr e s s   us ing  c ompute r   v is io and  mac hine    ( M uhamm ad  I qba A nggor A gu ng )   2929     ( a )       ( b)     F igur e   7.   T H I   c a lcula ti on  ( a )   c umul a ti ve   ( b)   s a mpl e e ve r s e c ond             F igur e   8.   E xa mpl e   of   ope r a tor   c a ptur e on  c a mer a                                                      Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2252 - 8938   I nt  J   Ar ti f   I ntell ,   Vol.   14 ,   No.   4 Augus t   20 25 292 2 - 2934   2930   T he   c lus ter   index  is   mor e   r e s is tant  to  dis tur ba nc e s   be c a u s e   it s   c a lcula ti on  is   not  ba s e on  two  dif f e r e nt  f r a me  c ondit ions .   T he   c lus ter   index  va lue   only  incr e a s e s   if   the  f a r mer   or   ope r a tor   is   c a ptur e by  the  c a mer a ,   c a us ing  many   c hicke ns   to   move   a wa y   a nd  n ot   be   c a ptur e d.   A   r e duc e d   number   of   c hick e ns   ( )   r e s ult s   in  a   mi n im um   va lue  in  the  de nomi na to r   of   ( 3) ,   lea ding   to   a n   incr e a s e   in   the   c lus ter   index  va l ue .   I f   the   f a r mer   or   ope r a tor   is   not   c a ptur e d   by   the  c a mer a ,   the  c lus ter   index  va lue   is   not   s igni f ica ntl y   a f f e c te e ve if   the  c hicke ns   move,   be c a us e   they  a r e   s ti ll   de tec ted  a nd  c a ptur e by  the   c a mer a .   I c ontr a s t,   both  the   unr e s index  a nd  a ve r a ge   d is plac e ment  f e a tur e s   de pe nd  on  the  c ompar is on   be twe e the  two  f r a mes .   W he ther   the  ope r a to r   is   c a ptur e or   not,   if   the   ope r a tor   o r   f a r me r   is   ne a r   the  c hi c ke ns   a nd  c a us e s   incr e a s e moveme nt,   both  in de va lues   will   r is e .   W he c ompar ing   the  unr e s i nde a nd   a ve r a ge   dis plac e ment,   the  unr e s index  is   mo r e   r e s is tant  to  dis tur ba nc e s   be c a us e   it   us e s   the  Ha us dor f f   dis tanc e ,   whic only  c ompar e s   the  s pr e a of   c e ntr a l   point s   be twe e two  f r a mes   without   c ons id e r ing  the  identit of   e a c objec t.   F or   e xa mpl e ,   i f   two  obje c ts   s witch  pos it ions   be twe e two  f r a mes ,   the  unr e s index  c a lcula ti on,   whic doe s   not  a c c ount  f or   the  identi ty  of   e a c objec t,   r e s ult s   in  a   mi nim a Ha us dor f f   dis tanc e   e va luation  due   to  the  ne a r ly  identica pos it ions .   I c ontr a s t,   the  a ve r a ge   dis plac e ment  c a lcula ti on  tr a c ks   the  moveme nt  of   objec ts   by  maintaining   the  s a me  i de nti ty;   thus ,   whe pos it ions   a r e   s witche d,   ther e   is   s ti ll   dis plac e ment,   r e s ult ing  in   a   n on - z e r dis plac e ment  va lue.   T o   a na lyze   f ur the r   whe ther   thes e   thr e e   f e a t ur e s   c a c las s if the  c ondit ion   of   c hicke ns   unde r   he a t   s tr e s s ,   a e xplo r a tor y   da ta  a na lys is   ( E DA )   o f   the  f e a tu r e s   wa s   c onduc ted  by  plot ti ng   mea o f   e a c h   f e a tur e s   on   e a c T HI   r a nge ,   c a lc ulating  P e a r s on   c or r e lation   ma tr ix  [ 25]   to  de ter mi ne   li ne a r   c or r e lation   be twe e the  va r iab les ,   a nd  las tl plot ti ng  a ll   the  f e a tur e s   on  3D  s c a tt e r   plot ,   with  T HI   va lues   a s   the  he a tm a of   the  da ta  po int .   F igur e   s hows   mea of   e a c f e a tur e   on  dif f e r e nt   T HI   r a nge s ,   ha ving  ne ga ti ve   tr e nd  on   c lus ter   index  a nd  unr e s t   index  whic h   a li gn   with   the   r e s ult s   f r om  pr e vious   r e s e a r c [ 2] ,   [ 21] ,   [ 22] ,   while   dis plac e ment  s how s   ne ga ti ve   tr e nd  in  low   tempe r a tur e s   a nd  pos i ti ve   tr e nd  on   mi ddle   a nd  higher   tempe r a tur e .   T his   ha ppe n s   be c a us e   ther e   w as   dis tur ba nc e   f r om  the  ope r a tor s   whic ma d e   the  c hicke ns   move.   He nc e   f ur ther   da ta  pr oc e s s ing  s uc a s   da ta  c lea ning  or   f il ter ing  we r e   ne e de to  pr oc e s s   the  da ta  f or   f u r ther   us e .             F igur e   9.   Nor malize f e a tur e s   mea on  d if f e r e nt   T HI   r a nge       T he   P e a r s on   c or r e lation   matr ix   in   F igur e   10   s how s   that  c lus ter   index   ha ving  a   ne ga ti ve   c or r e lation   with  va lue  of   - 0. with  T H I   while  the  other   two  ha ve   a   low  c or r e lation  with  T HI .   T his   mea ns   that  c lus ter   index  ha s   s ome  li ne a r   c or r e lation  inver s e ly  to   s ome  e xtend  with  T HI ,   whic c or r e s pond  with  the   r e s ult s   f r om   F igur e   7.   Unr e s index  a ls ha s   a   ne ga ti ve   c or r e lation  with  low  va lue,   indi c a ti ng  that  thes e   f e a tur e s   a r e   ha v e   a inver s e   c or r e lation ,   bu not   li ne a r ly   c or r e late with  T H I .   S im il a r   r e s ult s   s how   on  the   dis p lac e ment  f e a tur e   that  ha ve   ve r y   low   c or r e lation   with   T HI ,   be c a u s e   of   the   s a me  dis tur ba nc e   by   the   ope r a tor s   a r ound  the  obs e r va ti on  a r e a .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I nt  J   Ar ti f   I ntell     I S S N:   2252 - 8938       E s ti mating  br oil e r   he at  s tr e s s   us ing  c ompute r   v is io and  mac hine    ( M uhamm ad  I qba A nggor A gu ng )   2931       F igur e   10.   P e a r s on  c or r e lation  matr ix  of   T H I   a nd  e a c f e a tur e       F igur e s   11( a )   a nd  11 ( b )   s how   that   c ondit ions   wit high  ( r e d)   a nd  low   ( blue)   T H I   va lues   a r e   quit e   ove r lapping,   making  it   dif f icult   to   dis ti nguis h   the  c hicke n's   c ondit ion  unde r   high   a nd   low  T HI .   How e ve r ,   the   dir e c ti on  of   c lus ter   index  a xis   s tands   out   a s   it   c a be tt e r   dif f e r e nti a te  b e twe e high   a nd  low  T HI   c ondit ions .   C ompar e to  the  othe r   two   a xis ,   with   be tt e r   vis ibi li ty  of   the  s e pa r a ti on  be twe e r e a nd   blue  c olor .           ( a )   ( b)     F igur e   11.   S c a tt e r   p lot   o f   3   f e a tur e s   on  ( a )   3D   S c a t ter   P lot   a nd  ( b )   2D   S li c e   of   the  3D   plot       B a s e on  the  f ind ings ,   a ll   th r e e   f e a tur e s   a r e   r e late to   the  c hicke ns c ondit ions   unde r   h igh  a nd   low   T HI ,   a s   obs e r ve in  the   c umul a ti ve   e va luation  r e s ult s   in  F igur e   7 ( a ) .   How e ve r ,   a   mor e   in - de pth  a na lys is   r e ve a ls   that  it 's   not   ye t   c lea r   i f   thes e   f e a tur e s   a lon e   a r e   s uf f icie nt   f o r   r e a l - ti me  c hicke c ondit ion   r e c ognit ion.   F r om  F igur e s   7,   9 ,   a nd   11,   the  c lus ter   index  f e a tur e   a ppe a r s   to  ha ve   a   be tt e r   c a p a bil it to  dis ti nguis h   c hicke c ondit ions   unde r   high  a nd   low  T HI   c ompa r e to  th e   other   two   f e a tur e s .   T h e   da ta   s e g me nt a t i on   p r o c e s s   i th is   s t ud y ,   by   u s in g   t he   M a s k   R - C NN   me t ho ma in f lue nc e   f e a t u r e   e xt r a c t i on .   P r e v i ous   s tu di e s   us e d   ma the ma t ica l   s e gm e n ta t io n   me t ho ds   l ik e   f i lt e r i ng ,   ma the ma t ica l   m or p ho lo gy  o pe r a t io ns ,   a nd   b in a r i z a t i on   f o r   f e a t u r e   e x t r a c ti on   o f   t he   c l us te r   in de x   a nd   u n r e s t   i n de x   [ 2 ] ,   [ 21 ] ,   [ 2 2] .     T he s e   methods   a ll ow  f or   c ons is tent  de tec ti on  o f   c hicke ns   a s   long  a s   they   ha ve   a   dis ti nc c olo r   c ont r a s f r om   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.