基于深度学习的鱼类跟踪技术研究进展

近年来,水产养殖和渔业资源保护的智能化发展迅速,对鱼类跟踪技术的需求也随之增加。传统的鱼类跟踪方法主要依赖于目视观察和标签追踪,存在效率低、应用范围有限、准确率不高等问题,限制了其推广应用。随着深度学习技术在计算机视觉领域的快速发展,基于深度学习的鱼类跟踪技术能够提供准确、客观、可扩展和自动化的跟踪方法。首先,介绍了鱼类跟踪技术的跟踪对象和4种深度学习鱼类追踪方法,分别是语义分割、实例分割、目标检测和目标分类。其次,介绍了鱼类跟踪技术如何获取鱼类轨迹与姿态、鱼类数量以及鱼类体长等鱼类目标跟踪信息。接着,介绍了基于深度学习的鱼类跟踪技术在鱼类疾病、鱼类摄食行为以及鱼类健康状态方面的应用,并从低对比度和纹理模糊、图像颜色失真以及遮挡和变形等3个方面,探讨了目前基于深度学习的鱼类跟踪技术的主要问题和一些相应的解决方法。最后,对基于深度学习的鱼类跟踪技术的发展前景进行了总结和展望。研究认为：基于深度学习的鱼类跟踪技术具有更高的准确度和客观性,为不同场景下的实际应用提供了更多解决方案,该技术有望在水产养殖管理、鱼类科学研究以及海洋环境保护等领域发挥更重要的作用,为相关领域提供更多的数据和支持。     

基于计算机视觉技术的水产养殖中鱼类行为识别与量化研究进展

鱼类行为与水体环境密切相关,是鱼类生活状况的直接体现,可以通过分析鱼类行为进行更为精准的养殖管理和操作。计算机视觉技术为鱼类行为识别和量化提供了一种非入侵式且稳定性较好的方法,已逐渐广泛用于鱼类行为研究。本文介绍了计算机视觉技术的技术流程,包括图像采集、预处理、运动目标检测与跟踪,并对各个流程进行分类;综述了计算机视觉技术在鱼类游泳、摄食和体色变化等行为识别、量化研究的现状;分析了计算机视觉技术在鱼类行为识别、量化方面的难点及存在的问题,以期为计算机视觉技术在水产养殖监测领域的发展提供参考依据。     

计算机视觉技术在鱼类应激状态监测中应用研究

从行为参数的量化方法、应激状态下的行为变化两方面介绍了计算机视觉技术在鱼类应激状态监测方面的研究进展,并提出了进一步研究的方向是实际应用过程中量化鱼行为的新方法研究,以及根据鱼在不同条件下行为参数的变化特点,结合统计方法和人工智能算法建立自动判断应激的方法。     

基于单摄像机视频的鱼类三维自动跟踪方法初探

为提高鱼类行为学数据的提取效率, 实验提出了一种基于单摄像机的鱼类三维观测方法, 将防水镜面安装在实验用鱼缸上方, 模拟一台由上向下拍摄的摄像机, 实现了单摄像机三维成像。同时运用多目标跟踪的IMMJPDA(interacting multiple model joint probabilistic data association)算法, 实现了鱼类运动的三维实时自动跟踪, 并通过摄像机倾斜矫正和摄像机标定提高了测量精度。通过对6条红鼻剪刀鱼的跟踪, 实验结果显示: 本方法可正确区分、提取和跟踪鱼群个体以及它们的镜像, 自动输出鱼的三维坐标、实时速度、方向等参数, 并生成完整的鱼类行为三维轨迹图。     

基于计算机视觉的鱼类行为自动监测系统设计与实现

针对传统的鱼类行为观察方法的缺点,提出了一种基于计算机视觉的鱼类行为自动监测系统的设计与实现方法.系统利用摄像设备对鱼的行为进行24小时监控,通过监测鱼类体色与游动速度(加速度)的变化,自动发现由于应激或疾病等引起的行为异常.该文设计的方法对水产养殖业实施水产生物的自动化监测具有一定的借鉴意义.     

基于计算机视觉的游泳型鱼类摆尾频率提取方法

针对水产养殖实践中鱼类摆尾频率计数困难的问题,提出一种基于计算机视觉的游泳型鱼类摆尾频率测量方法。利用摄像头获取视频,通过背景减法、二值化处理后得到只包含鱼的二值图像,并对二值图像细化得到鱼体脊椎方向的中线,再使用角点检测算法提取头部特征点、尾部特征点和鱼体脊椎曲线上特征点,进而通过特征点计算鱼体曲率。人工选取摆尾曲率无限接近零的图像,使用算法计算曲率数值,统计误差的大小和方差,用以确定统计摆尾次数的曲率阈值;方法的验证以大黄鱼(Larimichthys crocea)为实验对象,比较算法测量与人工计数的结果发现,正确率达到91.7%,能较好地测量摆尾次数;与基于距离的摆尾测量方法相比,该算法在测量曲率较大的图像时波动较小,更适合摆尾频率测量。     

基于视频跟踪的竖缝式鱼道内鱼类运动行为分析

鱼类运动行为的观察能够为鱼类健康监控提供直观信息,而通过人工标定的方式监测鱼群运动行为耗时长、效率低。文章针对鱼类运动行为的监测问题,提出一种基于图像处理技术的罗非鱼运动监测方法。首先利用计算机、CCD高清摄像机获取鱼群运动视频,再对图像进行滤波去噪、灰度等处理;通过Ostu阈值分割法改进Canny边缘检测算法提取鱼群的边缘轮廓;在建立鱼群运动模型的基础上结合目标关联匹配算法,实现罗非鱼运动行为的跟踪和监测。结果显示鱼群的个体检出率为98.96%,轨迹完整度为97%。提出的算法比卡尔曼滤波的轨迹跟踪监测效果略有提升,能够较好地完成鱼群的运动跟踪和动态监测。     

基于计算机视觉的3种金枪鱼属鱼类表型纹理特征分析

金枪鱼属(Thunnus)鱼类是我国远洋渔业极为重要的渔获资源, 其表型纹理信息不仅具有鱼种的特异性, 而且可作为分类的科学依据。传统鱼类纹理特征分析主要是定性描述分析, 而计算机视觉技术可为鱼类纹理特征提供定量分析数据。因此, 本研究通过计算机视觉对 3 种金枪鱼图像进行预先定位基准点, 通过移动基准点确定纹理特征区域并自动截取。对纹理图像进行灰度转换和灰度量化处理, 量化的灰度图像进行灰度共生矩阵计算, 并对灰度共生矩阵进行归一化处理。通过归一化的灰度共生矩阵计算出 6 个纹理指标, 并分析纹理指标的距离和方向的变化趋势, 通过因子分析研究金枪鱼纹理指标。研究结果表明, 通过计算机视觉的纹理分析, 3 种金枪鱼纹理指标提取效果较好, 其纹理指标在距离值为 4 时, 变化趋势趋于稳定, 而 3 种金枪鱼的纹理指标方向变化, 其均值方向具有代表性。3 种金枪鱼的因子分析, 第 1 主成分贡献率为 81.10%, 表明提取的 6 个纹理指标意义较大且效果较好。 以期为金枪鱼智能识别奠定前期基础, 也为其他鱼类表型纹理研究提供借鉴和参考。     

远洋渔船电子监控技术应用研究进展及展望#br#

目前,中国正加强远洋渔业的监督和规范管理,长期以来,观察员在远洋渔业管理中发挥重要作用,但其低覆盖率一直是亟待解决的问题,新出现的电子监控(electronic monitoring,EM)成为其有效替代和辅助手段。通过分析国内外远洋渔船EM技术发展,闸明了远洋渔船运用EM的必要性。介绍了EM的组成、具体方法、目标种类及其在远洋渔船常用3种渔具的应用;论述了现今EM系统在远洋渔船的适用性及功能和EM的优缺点:EM技术在远洋渔船已有应用且具有一些观察员无法具备的优势,但缺乏针对各类远洋渔船和目标鱼种监控的高质量应用示范,且对渔业数据相关处理技术的研究精度与深度还不够。最后对EM研究现状进行了总结并对EM技术未来的研究方向和重点提出了具体建议,可为远洋渔船应用电子监控相关研究提供参考。     

鱼类细胞培养技术研究进展

鱼类细胞培养技术是一种重要且有潜力的生物学研究技术手段和方法。随着生物技术的发展,越来越多的鱼类细胞系(株)被建立。鱼类细胞培养的具体方法因细胞种类而异,但是总体上有共同之处。作者针对鱼类细胞培养的发展现状、应用与特点、方法技术进行综述,并为鱼类细胞培养的发展前景作出展望。     

An automatic counting system for transparent pelagic fish eggs based on computer vision

Alive eggs of marine species with pelagic eggs float, while dead eggs usually sink. A non-invasive method for counting the number of floating eggs therefore gives the possibility to track survival throughout experiments. In this paper we present an automatic image analysis method for counting live pelagic eggs of marine fish. Pelagic fish eggs are typically transparent and difficult to detect in images. Current image analysis methods for counting pelagic fish eggs are therefore done on eggs transfixed in a polymer to create contrast between the eggs and the background. This kills the eggs. The main advantage of the presented method is that it is non-invasive and only requires a minimum of handling of the eggs. As case studies we collected images of Atlantic haddock (Melanogrammus aeglefinus) and Atlantic cod (Gadus morhua) eggs. The eggs in the images were manually counted for verification of the methodology. The average counting error of false positives was 6% and the average counting error of false negatives was 2%. This demonstrates that the method is objective and accurate.     

鱼类血细胞研究进展

为探讨四川华鳊血细胞的组成类型及其血细胞发生过程,研究其免疫系统的基本组成,实验采用Wright-Giemsa染液对其外周血涂片以及血细胞发生相关的头肾、体肾、脾脏和肝脏的印片进行染色,观察并统计各类血细胞的形态、大小以及数量组成。结果显示,四川华鳊的外周血液血细胞包括红细胞和白细胞,红细胞是主要类群。白细胞有淋巴细胞、粒细胞、单核细胞、血栓细胞等类型,其中淋巴细胞占比最高,达65.79%±0.10%,为主要类群;其次是血栓细胞,占16.76%±0.07%;再次为嗜中性粒细胞,占13.92%±0.09%;单核细胞含量最少,仅有3.33%±0.01%。四川华鳊的血细胞发生可分为红细胞系、淋巴细胞系、单核细胞系、粒细胞系;发育历程均可分为原始阶段、幼稚阶段和成熟阶段,其中红细胞的幼稚阶段包括早、晚2个时期,而粒细胞的幼稚阶段可划分为早、中、晚3个不同时期。各造血器官中,头肾和体肾是主要的血细胞发生场所,脾脏也有一定的造血功能,但肝脏仅具有淋巴细胞的生成功能。幼稚阶段的各类血细胞会迁移至肝脏等器官进行发育和成熟。本研究为长江特有鱼类四川华鳊进一步开展在免疫等方面的研究以及实现其科学化人工养殖和健康评估提供了基础资料。

     

Automated measurement of species and length of fish by computer vision

Trials of a computer vision machine (The CatchMeter) for identifying and measuring different species of fish are described. The fish are transported along a conveyor underneath a digital camera. Image processing algorithms: determine the orientation of the fish utilising a moment-invariant method, identify whether the fish is a flatfish or roundfish with 100% accuracy, measure the length with a standard deviation of 1.2 mm and species with up to 99.8% sorting reliability for seven species of fish. The potential application of the system onboard both research and commercial ships is described. The machine can theoretically process up to 30,000 fish/h using a single conveyor based system.     

鱼类干扰素系统的研究进展

干扰素系统包括分泌合成干扰素的细胞系以及受干扰素作用的细胞系,是机体对抗病毒感染的一道重要防御系统。干扰素系统也存在于鱼类,而且鱼类细胞的抗病毒机制与哺乳类动物相一致。干扰素通过结合到细胞膜上的干扰素特异受体,依赖酪氨酸激酶和STAT蛋白构成的Jak—STAT信号途径将细胞膜信号迅速传至细胞核,与存在于干扰素诱导基因的干扰素刺激反应元件结合,促进干扰素激活基因的表达,编码合成数种抗病毒蛋白,来控制病毒某些蛋白的合成,从而达到抗病毒感染的目的。本文对当前鱼类报道中的鱼类干扰素系统及其抗病毒机制的研究进展作以综述。     

基于计算机视觉的鱼苗自动计数系统研究

为了在鱼苗的饲养、运输和销售过程中对一定数量或批量的幼苗进行精确计数,提出了一种基于计算机视觉的鱼苗自动计数系统。利用流体力学中伯努利原理(Bernoulli principle)设计了一个稳定流速的稳流水箱,使鱼苗和水一起以平稳恒定的速度流过过流计数箱体的拍摄区;使用电荷耦合元件(CCD)高速摄像头以与水流速度成比例的帧速采集图像,并传送给计算机进行图像处理;对图像进行阈值分割和目标提取后,计算出每帧图像中不重叠区域的幼苗数量,累加求得幼苗总量。结果表明,该系统计数的相对误差在15%以内,具有较高的精度。该研究不仅解决了目标粘连、连续计数和重复计数的问题,还可推广到虾苗、蟹苗等生物幼苗计数,具有通用性强、可行性好、推广范围大的特点。     

鱼类抗菌肽的研究进展

抗菌肽是一类广泛存在于生物界的小分子短肽,具有广谱的抗菌、抗病毒、抗寄生虫及抗癌等生物活性。它是鱼类自身先天免疫系统的重要组成部分,结构复杂,种类多样。本文综述了目前发现的鱼类抗菌肽的结构特点、种类、生物学功能、抗菌机制以及基因工程上的研究进展。     

鱼类游泳能力测定方法的研究进展

文章综述了鱼类游泳能力的研究概况、鱼类游泳速度的分类和鱼类游泳能力的测定方法,分析比较了各种方法的优劣,以期为进一步优化鱼类游泳能力的评价指标、完善测试鱼类游泳能力的方法与手段提供参考。