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DUIE-YOLO:一种基于图像增强的水下鱿鱼目标检测算法
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作者 曹莉凌 胡浩宇 曹守启 《上海海洋大学学报》 北大核心 2026年第1期254-269,共16页
为了解决水下图像因模糊和色偏导致的目标检测精度下降问题,提升复杂水下环境中鱿鱼检测的准确性和鲁棒性,本研究提出一种基于图像增强的水下鱿鱼检测算法DUIE-YOLO,采用“先增强后检测”的级联框架,由DUIE-Net增强模块和YOLOv8-HD检测... 为了解决水下图像因模糊和色偏导致的目标检测精度下降问题,提升复杂水下环境中鱿鱼检测的准确性和鲁棒性,本研究提出一种基于图像增强的水下鱿鱼检测算法DUIE-YOLO,采用“先增强后检测”的级联框架,由DUIE-Net增强模块和YOLOv8-HD检测模块组成。DUIE-Net模块通过颜色校正、多尺度特征融合、特征恢复与增强及去雾优化,显著提升图像质量;YOLOv8-HD检测模块结合FasterNet网络、小目标检测头、CoordAttention注意力机制及ShapeIoU损失函数,优化特征提取能力与小目标检测精度。实验结果表明,DUIE-YOLO相比原始YOLOv8n在Precision、Recall、F1-score和mAP等4个关键指标上分别提升4.2%、6.8%、5.7%和5.5%。联合实验结果显示,DUIE-Net与YOLOv8-HD的组合相比基线(Raw+YOLOv8n),mAP提升40.3%,Precision提升10.5%,Recall提升53%,F1-score提升31%,证明该算法具有显著的级联优化效果。研究表明,DUIE-YOLO通过图像增强与检测模块的协同优化,有效解决了水下图像质量差导致的检测性能下降问题。本研究为复杂水下环境中的目标识别提供了高精度的解决方案,对海洋生物监测与资源开发具有重要应用价值。 展开更多
关键词 水下鱿鱼检测 目标检测 图像增强 多尺度特征融合 YOLOv8
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基于DNAzyme自催化组装的双模式FL/ECL传感器用于人参真伪的高灵敏鉴别
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作者 廖辉 杨红霞 +4 位作者 张璐 张晶 殷赵江 王梅 崔汉峰 《分析测试学报》 北大核心 2026年第2期329-337,共9页
为解决传统人参基因鉴别方法依赖昂贵仪器、灵敏度不足的问题,该文构建了一种基于DNAzyme自催化组装的双模式传感器,用于人参特异性基因的高效检测。该传感器以合成的钌基共价有机框架@乙二胺四乙酸(RuCOFs@EDTA)材料作为荧光(FL)和电... 为解决传统人参基因鉴别方法依赖昂贵仪器、灵敏度不足的问题,该文构建了一种基于DNAzyme自催化组装的双模式传感器,用于人参特异性基因的高效检测。该传感器以合成的钌基共价有机框架@乙二胺四乙酸(RuCOFs@EDTA)材料作为荧光(FL)和电致化学发光(ECL)的基底信号材料,结合催化发夹组装策略(CHA)与双端催化DNA分子(DNAzyme)策略,构建“组装-催化”双重信号放大机制。人参特异性基因触发CHA反应,生成哑铃状双DNAzyme结构,激活其催化活性,切割双二茂铁标记的底物探针,解除信号猝灭,同时实现FL及ECL信号的恢复。在目标基因浓度为5×10^(-16)~5×10^(-11)mol/L范围内,FL与ECL模式的检出限分别低至0.24 fmol/L和0.09 fmol/L,选择性与可重复性优异。在实际人参DNA样品检测中,回收率为97.3%~103%,具备实际应用潜力。该传感器无需依赖PCR仪,兼具高灵敏度、高特异性与便捷性,为人参等中药材的真伪分子鉴别提供了新型技术手段。 展开更多
关键词 DNAzyme自组装 双模式传感器 人参 真伪鉴别
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循环水养殖智能控制系统组成与技术现状浅析
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作者 顾家辉 张胜茂 杨家朋 《工业控制计算机》 2026年第1期17-18,21,共3页
循环水养殖系统(RAS)智能化水平不断提升,实现了水质管理、饲料投放和环境调节的自动化与精准化,显著提高了养殖效率和产品质量。对循环水智能控制系统从简单自动化到智能化的发展历程进行了阐述。详细介绍了其组成,包括水处理装置、温... 循环水养殖系统(RAS)智能化水平不断提升,实现了水质管理、饲料投放和环境调节的自动化与精准化,显著提高了养殖效率和产品质量。对循环水智能控制系统从简单自动化到智能化的发展历程进行了阐述。详细介绍了其组成,包括水处理装置、温控与增氧系统和监控与报警系统。分析了循环水养殖智能控制系统中物联网、机器学习、自动化控制等技术现状,这些技术有力推动了循环水养殖系统的智能化发展。尽管循环水养殖智能控制系统中还存在高成本、技术复杂性、数据安全等问题,但随着技术的不断进步,智能控制系统有望在更大范围内推广,成为现代水产养殖的重要支撑技术。 展开更多
关键词 循环水养殖 智能控制 物联网 水质管理
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智慧水产养殖监测系统的设计与实现
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作者 刘鑫哲 吴金鑫 +2 位作者 姜炎 杨洲 林芳 《消费电子》 2026年第4期119-121,共3页
随着互联网产业的持续发展,传统的水产养殖业受人力、物力等不可控因素制约的问题日益凸显,容易导致水产养殖类产量下降。为此,可结合互联网技术设计一套集多种功能于一体的智慧水产养殖智能环境监测系统。以单片机为主控实时监测水池... 随着互联网产业的持续发展,传统的水产养殖业受人力、物力等不可控因素制约的问题日益凸显,容易导致水产养殖类产量下降。为此,可结合互联网技术设计一套集多种功能于一体的智慧水产养殖智能环境监测系统。以单片机为主控实时监测水池内水温、水质等参数,支持手动设置投喂时间及温度阈值超限报警功能,屏幕显示模块可通过主菜单实时显示当前水的温度和pH值、水位线、全自动喂食间隔时间、CO_(2)浓度等信息。养殖户可手动控制电路的水泵电机进行吸水和排水工作,也可随时查看鱼池内部的环境参数。本设计全天候对池内环境参数进行检测,并传输数值到显示模块。系统实现定时饲喂、供氧以及抽水换水等自动化操作,可有效提高养殖户的养殖效益。 展开更多
关键词 智慧养殖系统 STM32单片机 传感器
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面向圈养模式的智能精准投喂系统研究
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作者 黄凰 成佳卿 +4 位作者 简凡皓 陈焯然 黄磊 李潇 刘子乾 《农业机械学报》 北大核心 2026年第2期109-120,共12页
随着水产养殖业的快速发展,过度投喂导致饵料浪费与水质污染及投喂不足所引发的鱼群生长营养不良等问题愈发凸显,针对圈养模式,提出了一种基于视觉与多种传感器的圈养模式智能精准投喂系统,对RGB图像、深度图像、压强传感器和加速度传... 随着水产养殖业的快速发展,过度投喂导致饵料浪费与水质污染及投喂不足所引发的鱼群生长营养不良等问题愈发凸显,针对圈养模式,提出了一种基于视觉与多种传感器的圈养模式智能精准投喂系统,对RGB图像、深度图像、压强传感器和加速度传感器等多源数据融合实时量化成年鱼摄食强度并实现精准投喂控制。以改进的YOLO v8n-seg模型为核心进行RGB图像分割,将水面波动状态分为强、弱和无3种状态;在水面状态分割区域内采用HSV颜色检测方法对水面鱼饵进行面积检测;通过帧差法分析深度图像连续两帧的深度差异,将水面波动量化为强、弱、无3个等级;利用压强传感器和加速度传感器采集的数据提取关键特征,通过随机森林模型对鱼群摄食状态进行分类弥补单一视觉特征的局限性。通过加权融合策略将5类数据决策模块的结果进行融合并建立实时投喂决策模型。多次实地试验结果表明,投饵系统摄食强度评估精度达到95.45%,投喂误差率仅为1.72%,能够准确识别鱼群摄食强度,有效减少饵料浪费和水体污染,在实际圈养模式环境中具有较好的实用性和实时性。 展开更多
关键词 智能精准投喂 摄食强度 多源数据融合 YOLO v8n-seg 帧差法 随机森林
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基于超表面等离子共振生物传感器的亲和力评价平台开发
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作者 李裕鸿 周翰霖 +1 位作者 刘钢 黄丽萍 《分析测试学报》 北大核心 2026年第1期1-11,共11页
该文基于超表面等离子共振(MetaSPR)生物传感器构建了一种新的亲和力检测评价方法,利用高灵敏的MetaSPR芯片,同时构建高精度微流控流路式和高通量微孔板无管路式亲和力检测平台,弥补了现有亲和力检测方法的不足。研究制备了具有纳米孔... 该文基于超表面等离子共振(MetaSPR)生物传感器构建了一种新的亲和力检测评价方法,利用高灵敏的MetaSPR芯片,同时构建高精度微流控流路式和高通量微孔板无管路式亲和力检测平台,弥补了现有亲和力检测方法的不足。研究制备了具有纳米孔阵列结构的MetaSPR芯片,并通过扫描电子显微镜和酶标仪对其物理结构与光学特性进行表征。通过采用不同折射率的甘油溶液对SPR芯片进行测试,结果显示该芯片对折射率变化具有极高的灵敏度,响应信号与折射率变化之间呈现出良好的相关关系(r^(2)=0.995)。利用WeSPR系列检测仪,无需复杂光学元件,对多种分子对进行亲和力检测,成功获得了结合速率常数(K_(a))、解离速率常数(K_(d))和解离平衡常数(K_(D))等动力学参数,且与已有报道数据一致。结果表明,该研究构建的两种检测平台均能够高灵敏、实时、无标记地监测分子间的结合与解离过程,具有优异的准确性、稳定性与普适性,为生物分子相互作用研究提供了一种高效、灵敏、便携且低成本的技术手段,在生命科学、药物研发与筛选等领域具有广阔的应用前景。 展开更多
关键词 超表面等离子共振 生物芯片 亲和力 分子相互作用 药物筛选
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为虾塘装上“AI大脑”! 渔美美联手渔军师打造会思考的“智慧塘”
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作者 郑思桃(文/图) 《当代水产》 2026年第1期33-34,共2页
在水产养殖行业,“经验”曾长期被视为最可靠的生产力。什么时候换水、什么时候用药、指标异常要不要处理,很多决策来自“看一眼水色”“凭感觉判断”。但随着养殖密度不断提高、病害风险加剧、人力成本持续攀升,这套高度依赖个人经验... 在水产养殖行业,“经验”曾长期被视为最可靠的生产力。什么时候换水、什么时候用药、指标异常要不要处理,很多决策来自“看一眼水色”“凭感觉判断”。但随着养殖密度不断提高、病害风险加剧、人力成本持续攀升,这套高度依赖个人经验的模式,往往在问题被察觉时,已经错过了最佳处理窗口。 展开更多
关键词 人力成本 用药 AI大脑 经验 水产养殖 换水 病害风险
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智慧渔业在河蟹池塘高效养殖中的应用
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作者 赵建华 夏俊武 祁心玥 《水产养殖》 2026年第1期27-29,48,共4页
随着科技不断发展,智慧水产养殖已成为水产养殖业的重要发展方向。该模式借助物联网、云计算和大数据分析等技术,实现了对养殖全过程的实时监控与精细管理,显著提升生产效率,降低生产成本,为产业可持续发展提供了重要支撑。该模式推动... 随着科技不断发展,智慧水产养殖已成为水产养殖业的重要发展方向。该模式借助物联网、云计算和大数据分析等技术,实现了对养殖全过程的实时监控与精细管理,显著提升生产效率,降低生产成本,为产业可持续发展提供了重要支撑。该模式推动了水产养殖从传统粗放、低效、高风险的生产方式,向精细化、高效率、强抗风险能力的现代养殖模式转型升级。对养殖企业而言,智慧化改造有助于打破当前生产效率低、成本高的瓶颈,显著提升产品品质与产量,实现经济效益的持续增长。 展开更多
关键词 生产效率 高效养殖 可持续发展 云计算 实时监控
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An Efficient and Dynamic Framework for Multi-Scale Target Detection of Underwater Organisms
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作者 LI Zhuang LI Guixiang +1 位作者 SONG Xiangyang WANG Xinhua 《Journal of Ocean University of China》 2026年第1期150-160,共11页
The continuous decrease in global fishery resources has increased the importance of precise and efficient underwater fish monitoring technology.First,this study proposes an improved underwater target detection framewo... The continuous decrease in global fishery resources has increased the importance of precise and efficient underwater fish monitoring technology.First,this study proposes an improved underwater target detection framework based on YOLOv8,with the aim of enhancing detection accuracy and the ability to recognize multi-scale targets in blurry and complex underwater environments.A streamlined Vision Transformer(ViT)model is used as the feature extraction backbone,which retains global self-attention feature extraction and accelerates training efficiency.In addition,a detection head named Dynamic Head(DyHead)is introduced,which enhances the efficiency of processing various target sizes through multi-scale feature fusion and adaptive attention modules.Furthermore,a dynamic loss function adjustment method called SlideLoss is employed.This method utilizes sliding window technology to adaptively adjust parameters,which optimizes the detection of challenging targets.The experimental results on the RUOD dataset show that the proposed improved model not only significantly enhances the accuracy of target detection but also increases the efficiency of target detection. 展开更多
关键词 underwater target detection complex underwater environment YOLOv8 object detection
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工厂化循环水养殖系统中的水质管理与优化策略
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作者 谢吉国 《南方农机》 2026年第2期69-71,96,共4页
工厂化循环水养殖系统是现代水产养殖的重要发展方向。文章以北京市大兴区某水产养殖基地为研究对象,系统分析了循环水养殖过程中的关键水质参数及其控制标准。通过构建多层次的水质监测网络和智能化控制系统,实现了养殖环境的精准调控... 工厂化循环水养殖系统是现代水产养殖的重要发展方向。文章以北京市大兴区某水产养殖基地为研究对象,系统分析了循环水养殖过程中的关键水质参数及其控制标准。通过构建多层次的水质监测网络和智能化控制系统,实现了养殖环境的精准调控。研究围绕生物过滤、固体废物去除、消毒杀菌和水体调节等核心环节,提出了一套完整的水质优化策略。研究结果表明,该管理体系显著提升了养殖水体质量的稳定性,为大规模循环水养殖提供了可靠的技术支撑。 展开更多
关键词 循环水 养殖系统 水质监测 水质优化
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智能化水产养殖工程中溶解氧在线监测与精准调控系统研究
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作者 邓棚文 管毅敏 《江西农业》 2026年第3期160-162,共3页
溶解氧是水产养殖核心因子,传统管理存在监测滞后、调控精度低等问题。本文设计溶解氧在线监测与精准调控系统,融合多源传感器数据、改进LSTM预测模型及自适应模糊PID算法,构建闭环体系。经测试,系统监测误差≤3%,预测精度≥92%,调控响... 溶解氧是水产养殖核心因子,传统管理存在监测滞后、调控精度低等问题。本文设计溶解氧在线监测与精准调控系统,融合多源传感器数据、改进LSTM预测模型及自适应模糊PID算法,构建闭环体系。经测试,系统监测误差≤3%,预测精度≥92%,调控响应≤15 s,较传统模式能耗降低28.6%,为水产养殖智能化提供支撑。 展开更多
关键词 智能化水产养殖 溶解氧 在线监测 精准调控
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赤点石斑鱼氨氮应激行为嵌入式表征研究 被引量:2
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作者 聂鹏程 钱程 +3 位作者 汪清平 曾国权 马建忠 刘世晶 《农业机械学报》 北大核心 2025年第2期503-510,522,共9页
基于应激行为学的赤点石斑鱼应激行为表征是实现赤点石斑鱼氨氮胁迫识别的前提与基础,但现有方法大多依赖于高性能硬件,不利于行为表征方法在养殖现场嵌入式系统上部署和应用。针对这一问题,结合赤点石斑鱼氨氮胁迫环境下活动量减少、... 基于应激行为学的赤点石斑鱼应激行为表征是实现赤点石斑鱼氨氮胁迫识别的前提与基础,但现有方法大多依赖于高性能硬件,不利于行为表征方法在养殖现场嵌入式系统上部署和应用。针对这一问题,结合赤点石斑鱼氨氮胁迫环境下活动量减少、躯体痉挛失衡等症状,提出了一种基于轻量化检测跟踪算法的赤点石斑鱼氨氮应激行为表征方法。首先使用GhostV2卷积对YOLO v5s进行轻量化改进,采用AFPN来支持不同维度特征直接融合,消融对比实验结果表明,改进后轻量化模型准确率和召回率分别为94.3%和89.5%,平均精度均值为96.2%,较改进前提高1.6个百分点,模型内存占用量约为轻量化前模型的60%。为了减少在复杂环境中跟踪时赤点石斑鱼ID频繁跳变的问题,本文在Ocsort中嵌入了一个轻量级的外观特征提取网络并在目标关联时将目标的外观相似度矩阵引入总匹配代价矩阵;对比实验结果表明,改进后跟踪算法MOTA和IDF1分别为94.7%和69.3%,比YOLO v5s与OC-SORT的检测跟踪算法分别提高3.2、6.7个百分点。最终结合石斑鱼氨氮应激行为学研究结果,选用赤点石斑鱼平均运动速度、躯体失衡石斑鱼数量来表征赤点石斑鱼氨氮应激行为,行为识别准确率为92.2%,可准确检测出赤点石斑鱼是否处于氨氮胁迫环境中。本文的轻量化表征方法可部署到Jetson Orin Nano嵌入式系统上,平均运行速度为6 f/s,可为工厂化赤点石斑鱼养殖氨氮胁迫的高效实时识别提供技术支撑。 展开更多
关键词 赤点石斑鱼 氨氮应激行为表征 YOLO v5 Ocsort 嵌入式系统部署
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智慧渔业技术发展现状与展望 被引量:2
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作者 刘晃 刘世晶 《大连海洋大学学报》 北大核心 2025年第4期541-551,共11页
智慧渔业技术是提高渔业生产效率、推动渔业现代化转型发展的重要手段。通过深度融合多元感知、物联网、大数据、人工智能等先进技术,智慧渔业在育种、养殖、捕捞、加工等渔业关键领域取得了显著进展。然而,现代渔业高质量发展的新趋势... 智慧渔业技术是提高渔业生产效率、推动渔业现代化转型发展的重要手段。通过深度融合多元感知、物联网、大数据、人工智能等先进技术,智慧渔业在育种、养殖、捕捞、加工等渔业关键领域取得了显著进展。然而,现代渔业高质量发展的新趋势,对智慧渔业发展提出了更高的要求。本文从信息感知、传输和分析决策3个维度,系统梳理了智慧渔业技术的主要研究进展,阐明了技术发展趋势,并结合产业实际,总结了智慧渔业技术在育种、养殖、资源养护、捕捞及加工领域的应用现状,以期为实现中国从渔业大国向渔业强国转变提供科学参考。 展开更多
关键词 智慧渔业 物联网 人工智能 精准养殖 数字化管理
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福建全省海洋藻类养殖区高精度智能提取方法研究 被引量:1
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作者 陈红梅 吴婷 +2 位作者 林万强 陈芸芝 罗冬莲 《海洋环境科学》 北大核心 2025年第1期116-125,共10页
为建立适合省级尺度的海洋藻类养殖区高精度智能提取方法,推进海洋藻类养殖面积的准确测算和变化监测,本文基于国产高分辨率遥感影像,对海洋藻类养殖区遥感智能提取方法进行研究。对比U-Net模型、DeepLab V3+模型、MSUResUnet模型在典... 为建立适合省级尺度的海洋藻类养殖区高精度智能提取方法,推进海洋藻类养殖面积的准确测算和变化监测,本文基于国产高分辨率遥感影像,对海洋藻类养殖区遥感智能提取方法进行研究。对比U-Net模型、DeepLab V3+模型、MSUResUnet模型在典型海洋藻类养殖区提取的结果,MSUResUnet模型提取的准确率(accuracy)、召回率(recall)、平均交并比(m IoU)、F1分数(F1-score)较U-Net模型提高0.14%、0.84%、0.34%、0.32%,较DeepLab V3+模型提高0.18%、0.88%、0.40%、0.36%,因此,选择MSUResUnet模型进行福建全省海洋藻类养殖区自动化提取。经提取结果统计,2022年7月至2023年5月,福建全省海洋藻类养殖面积约为345.6912 km^(2)。 展开更多
关键词 三沙湾 海洋藻类养殖 深度学习 高分辨率遥感影像
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基于音视频信息融合与Self-Attention-DSC-CNN6网络的鲈鱼摄食强度分类方法 被引量:4
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作者 李道亮 李万超 杜壮壮 《农业机械学报》 北大核心 2025年第1期16-24,共9页
摄食强度识别分类是实现水产养殖精准投喂的重要环节。现有的投喂方式存在过度依赖人工经验判断、投喂量不精确、饲料浪费严重等问题。基于多模态融合的鱼类摄食程度分类能够综合不同类型的数据(如:视频、声音和水质参数),为鱼群的投喂... 摄食强度识别分类是实现水产养殖精准投喂的重要环节。现有的投喂方式存在过度依赖人工经验判断、投喂量不精确、饲料浪费严重等问题。基于多模态融合的鱼类摄食程度分类能够综合不同类型的数据(如:视频、声音和水质参数),为鱼群的投喂提供更加全面精准的决策依据。因此,提出了一种融合视频和音频数据的多模态融合框架,旨在提升鲈鱼摄食强度分类性能。将预处理后的Mel频谱图(Mel Spectrogram)和视频帧图像分别输入到Self-Attention-DSC-CNN6(Self-attention-depthwise separable convolution-CNN6)优化模型进行高层次的特征提取,并将提取的特征进一步拼接融合,最后将拼接后的特征经分类器分类。针对Self-Attention-DSC-CNN6优化模型,基于CNN6算法进行了改进,将传统卷积层替换为深度可分离卷积(Depthwise separable convolution,DSC)来达到减少计算复杂度的效果,并引入Self-Attention注意力机制以增强特征提取能力。实验结果显示,本文所提出的多模态融合框架鲈鱼摄食强度分类准确率达到90.24%,模型可以有效利用不同数据源信息,提升了对复杂环境中鱼群行为的理解,增强了模型决策能力,确保了投喂策略的及时性与准确性,从而有效减少了饲料浪费。 展开更多
关键词 鲈鱼 摄食强度分类 多模态融合 Self-Attention-DSC-CNN6
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基于双目相机和深度学习的鱼类摄食强度分析方法 被引量:3
16
作者 俞国燕 钱利文 +1 位作者 刘皞春 何子健 《农业机械学报》 北大核心 2025年第3期403-413,424,共12页
为精确判别深海网箱养殖中鱼类摄食强度,实现精量投喂,以金鲳鱼进食时造成的水花为研究对象,利用双目相机拍摄到的深度图像进行非侵入性的摄食强度分析,提出一种基于双目相机和深度学习的水花面积语义分割和计算方法。首先,为了使模型... 为精确判别深海网箱养殖中鱼类摄食强度,实现精量投喂,以金鲳鱼进食时造成的水花为研究对象,利用双目相机拍摄到的深度图像进行非侵入性的摄食强度分析,提出一种基于双目相机和深度学习的水花面积语义分割和计算方法。首先,为了使模型能够在低成本的边缘设备上部署,通过StarNet和BiFPN以及自主设计的SCD-Head共享卷积检测头对YOLO v8n-seg进行改进,提出轻量化的YOLO v8n-SBS模型。在精度提升3.2个百分点的同时,参数量与浮点运算量分别减少71%和36%。其次,为降低设备成本,采用双目相机,基于深度信息利用线性回归提出水花面积计算模型DI。最终,两个模型结合为YOLO v8n-SBS-DI,该模型能够对水花进行分割并计算面积,以便通过水花面积变化趋势评估摄食强度。海上试验计算结果显示,水花面积R^(2)为0.914,RMSE为0.973 m^(2),MAE为0.870 m^(2)。试验结果表明,该模型具有较强鲁棒性,满足复杂环境下水花面积计算需求,可为判别鱼类摄食强度提供技术支持。 展开更多
关键词 深海网箱养殖 鱼类摄食 YOLO v8n-seg 轻量化 双目相机 语义分割
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基于滞后因果分析和改进SSIM的溶解氧含量数据插补算法
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作者 刘世晶 张佳鹏 +2 位作者 钱程 涂雪滢 聂鹏程 《农业机械学报》 北大核心 2025年第10期175-183,共9页
面向精细化和智慧化水产养殖领域水环境数据系统性或意外丢失问题,本文提出了一种基于滞后因果分析和改进SSIM(Sequence-to-sequence imputation model)的溶解氧含量数据插补算法。首先,采用固定采样频率收集水质和气象等环境数据,基于G... 面向精细化和智慧化水产养殖领域水环境数据系统性或意外丢失问题,本文提出了一种基于滞后因果分析和改进SSIM(Sequence-to-sequence imputation model)的溶解氧含量数据插补算法。首先,采用固定采样频率收集水质和气象等环境数据,基于GC(Granger causality)理论,利用cLSTM(Component-wise long-short term memory)方法分析不同环境变量与溶解氧含量时序数据的滞后相关性,选择因果关系显著的环境变量构建训练样本集。其次,采用SSIM为基础框架实现溶解氧含量缺失数据插补,并提出一种结合两层BiLSTM(Bidirectional long short-term memory)结构和Dropout正则化的SSIM模型优化方法,提升模型对复杂特征的表征能力。试验结果表明,本文方法有效提升数据插补精度,1 h缺失数据修复平均绝对误差、均方根误差分别达到0.04、0.05,3 h缺失数据误差分别为0.16、0.17,5 h缺失数据误差分别为0.43、0.45,为水产养殖数据质量控制提供了有效的技术支撑。 展开更多
关键词 智慧水产养殖 溶解氧含量预测 SSIM NGC BiLSTM 数据插补算法
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基于改进YOLOv8n-pose和BoTSORT的鱼苗应激行为监测
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作者 冯国富 袁林婧 +1 位作者 王文娟 陈明 《渔业现代化》 北大核心 2025年第4期31-43,共13页
准确高效监测鱼苗应激行为不仅有助于在养殖过程中调控应激源以减少产量损失,同时也可为育种阶段的鱼苗活力评估提供有效手段。针对鱼苗体积小、养殖密度高和高速非线性运动的特点,提出一种改进YOLOv8n-pose和BoTSORT的鱼苗应激行为监... 准确高效监测鱼苗应激行为不仅有助于在养殖过程中调控应激源以减少产量损失,同时也可为育种阶段的鱼苗活力评估提供有效手段。针对鱼苗体积小、养殖密度高和高速非线性运动的特点,提出一种改进YOLOv8n-pose和BoTSORT的鱼苗应激行为监测方法。改进YOLOv8n-pose作为检测器,将BMS模块与C2f模块相结合,使模型充分学习不同尺度特征;使用SPPCSPC模块替换原模型的特征融合模块,优化鱼苗相互遮挡情形下的检测精度;最后用NEMASlideLoss替换原模型损失函数,增强模型的稳定性和对小目标的关注度。在跟踪器部分,基于检测器检测出的目标,结合BoTSORT多目标跟踪算法实现了更适合鱼苗应激时非线性运动监测的方法。最后,提取鱼苗的加速度、摆尾角度和聚集度3种特征进行加权融合,根据融合后的特征值判断鱼苗是否处于应激状态。结果显示,改进后的YOLOv8n-pose算法在目标检测和关键点检测的mAP比原模型分别提高了3.6%和4.5%;BoTSORT算法的MOTA为77.628%、MOTP为80.307%、IDF1为79.573%、IDSW为51,优于DeepSORT、ByteTrack、StrongSORT算法。该研究算法基于特征值的应激行为监测准确率为95.24%,为鱼类苗种培育中应激行为监测提供了新的思路和方法。 展开更多
关键词 鱼苗 YOLOv8n-pose BoTSORT 应激行为监测
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基于IHO-Mamba-MHSA的红瓜子斑鱼养殖水温多步预测模型
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作者 徐龙琴 赫敏 +5 位作者 陈子昂 车朱泓 庞惠元 黄天佑 李红雷 刘双印 《农业机械学报》 北大核心 2025年第8期655-664,共10页
为了提高工厂化红瓜子斑鱼养殖水温预测精度,提出了一种基于改进河马优化算法(Improved hippopotamus optimization algorithm,IHO)、Mamba模型和多头自注意力机制(Multi-head self-attention,MHSA)相结合的工厂化红瓜子斑鱼养殖水温多... 为了提高工厂化红瓜子斑鱼养殖水温预测精度,提出了一种基于改进河马优化算法(Improved hippopotamus optimization algorithm,IHO)、Mamba模型和多头自注意力机制(Multi-head self-attention,MHSA)相结合的工厂化红瓜子斑鱼养殖水温多步预测模型(IHO-Mamba-MHSA)。为降低异常值和噪声干扰,分别采用四分位距(Interquartile range,IQR)法识别异常值和线性插值法填补缺失值,通过极端梯度提升(Extreme gradient boosting,XGBoost)进行关键因子特征筛选;为提高河马算法全局和局部搜索性能,提高其收敛速度,提出了差分变异、Levy飞行和柯西变异融合改进IHO优化多目标算法;为增强预测模型捕捉水温非线性关系、处理多步依赖性和全局信息的能力,提出Mamba模型与MHSA结合的预测模型;通过IHO优化并获得Mamba-MHSA模型组合参数,构建了IHO-Mamba-MHSA的工厂化红瓜子斑鱼养殖水温多步预测模型。将该模型对山东省莱州市某工厂化红瓜子斑鱼养殖水温进行验证,本文提出的IHO算法与遗传算法(Genetic algorithm,GA)、粒子群优化算法(Particle swarm optimization algorithm,PSO)和标准河马优化算法(Hippopotamus optimization algorithm,HO)相比,本文算法的MAE、MSE和MAPE分别最高降低33.33%、21.74%和18.37%,R^(2)最高提升4.42%,说明IHO具有较好的多参数优化性能;与LSTM、GRU、BPNN及TCN模型对比,本模型在各预测步长下均表现最佳,当步长为24时R^(2)仍高达0.888,充分表现其在单步与多步预测中的卓越性。各项实验结果表明本模型能够满足实际工厂化红瓜子斑鱼养殖水温精准预测与精细化管理的需求,为工厂化水产养殖水质调控提供参考。 展开更多
关键词 红瓜子斑鱼 工厂化水产养殖 水温多步预测 改进河马优化算法 Mamba模型
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基于改进YOLO v8的南美白对虾虾苗跟踪方法
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作者 陈明 甘冬梅 +2 位作者 卢鹏 顾浩 栗征 《农业机械学报》 北大核心 2025年第11期599-611,共13页
虾苗养殖的智能化在提高养殖效率和降低人工成本方面展现出巨大潜力,虾苗跟踪技术对于深入研究虾苗的活力和质量具有重要价值。由于虾苗体积微小、身体半透明且密度高,传统方法面临许多挑战:小尺寸目标易于被漏检,高密度下检测精度低,... 虾苗养殖的智能化在提高养殖效率和降低人工成本方面展现出巨大潜力,虾苗跟踪技术对于深入研究虾苗的活力和质量具有重要价值。由于虾苗体积微小、身体半透明且密度高,传统方法面临许多挑战:小尺寸目标易于被漏检,高密度下检测精度低,以及因虾苗外表相似、移动速度快导致跟踪误差大。针对此问题,选取P15阶段的南美白对虾虾苗作为研究对象,提出一种基于改进YOLO v8的南美白对虾虾苗跟踪方法。选取改进YOLO v8网络作为检测器,使用CARAFE代替YOLO v8的Upsample上采样层,CARAFE自适应上采样保留虾苗的半透明边缘和形态特征,减少失真;结合BiFormer注意力机制和C2f提出C2f-BFB模块优化骨干网络,在保持模型轻量化的同时,提升模型在处理小目标时的精度;将原模型的CIoU损失替换成Wise-Focaler-ShapeIoU损失函数,进一步提升了检测精度。提出了一种融合距离匹配算法和角度匹配算法的匹配策略,并引入金字塔LK光流法,从而构建一个准确又稳定的跟踪器,有效解决了因虾苗移动快、外表相似导致的跟踪误差问题。实验结果表明,改进的YOLO v8的平均精度均值(mAP@0.5)比原模型提高1.1个百分点,召回率提升2.9个百分点,显著减少了漏检情况并提高了检测精度。本文所提跟踪器的MOTA为74.52%、MOTP为75.62%、IDF1为76.42%,与DeepSORT、SORT、ByteTrack算法相比,MOTA显著提高,跟踪效果良好。本研究为自动化虾苗养殖提供了有力的技术支持,也为相关领域的研究提供了思路和方法。 展开更多
关键词 虾苗 YOLO v8 多目标跟踪 金字塔Lucas-Kanade光流法
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