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基于卷积神经网络的仿刺参非侵入式标记方法的初步研究
引用本文:刘洋,王扬帆,胡景杰,包振民,丁君,常亚青,杨建敏,侯虎.基于卷积神经网络的仿刺参非侵入式标记方法的初步研究[J].中国水产科学,2022,29(10):1487-1499.
作者姓名:刘洋  王扬帆  胡景杰  包振民  丁君  常亚青  杨建敏  侯虎
作者单位:中国海洋大学海洋生命学院, 海洋生物遗传学与育种教育部重点实验室, 山东 青岛 266003;中国海洋大学海洋生命学院, 海洋生物遗传学与育种教育部重点实验室, 山东 青岛 266003 ;山东华春渔业有限公司, 山东 东营 257236;大连海洋大学水产与生命学院, 辽宁 大连 116023;鲁东大学农学院, 山东 烟台 264025 ;山东华春渔业有限公司, 山东 东营 257236;中国海洋大学食品科学与工程学院, 山东 青岛 266003
基金项目:国家重点研发计划蓝色粮仓科技创新专项(2018YFD0901); 国家自然科学基金项目(32072976; 31772844); 教育部科学技术研究项目(2021ZL09)
摘    要:使用体外标记技术可对仿刺参(Apostichopus japonicus)进行种群和个体尺度上的时空行为学研究、种群动态研究、良种繁育、高效采捕方法的研究。由于仿刺参体壁柔软, 排异能力较强, 使得传统的侵入式标记方法留存率较低; 且传统标记对体壁的破坏会导致伤口溃烂, 影响仿刺参的正常生活。为研发非侵入性的仿刺参识别技术, 本研究利用深度学习中的卷积神经网络模型, 对仿刺参图像进行特征提取, 该特征能够表征个体独特的体表纹理模式。对 50 d 内连续拍摄的仿刺参图像进行特征提取并训练分类器后, 发现分类器在测试集上最高可达到 0.996±0.011 的精度; 而传统的侵入式标记方法最高只能达到约 0.75 的精度。对实验仿刺参个体进行个体识别跟踪, 使用前 25 d 的仿刺参图像进行特征提取并训练模型, 对后 25 d 的图像进行预测, 可达到 0.946±0.058 的精度。实验结果表明, 使用 ResNet50 卷积神经网络可有效地对仿刺参进行预测, 并在时间追踪任务中取得优于传统标记方法的精度。

关 键 词:仿刺参    非侵入式标记    深度学习    疣足    复杂表型

A non-invasive tagging method for Apostichopus japonicus based on convolutional neural networks
LIU Yang,WANG Yangfan,HU Jingjie,BAO Zhenmin,DING Jun,CHANG Yaqing,YANG Jianmin,HOU Hu.A non-invasive tagging method for Apostichopus japonicus based on convolutional neural networks[J].Journal of Fishery Sciences of China,2022,29(10):1487-1499.
Authors:LIU Yang  WANG Yangfan  HU Jingjie  BAO Zhenmin  DING Jun  CHANG Yaqing  YANG Jianmin  HOU Hu
Abstract:
Keywords:
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