YOLOv8n-HSB:精准监测罗非鱼缺氧应激行为,助力智慧水产养殖

【字体: 时间:2025年03月06日 来源:Aquaculture International 2.2

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  研究人员为解决现有鱼类缺氧应激行为检测方法准确性低的问题,开展 YOLOv8n-HSB 方法研究,AP@0.5:0.95提升 4.05%,意义重大。

  在水产养殖中,长期的缺氧环境对鱼类的生存构成严重威胁,常常会引发大规模的死亡事件。鱼类在缺氧胁迫下的异常行为,能够作为水体中溶解氧含量下降的早期预警信号。然而,现有的鱼类缺氧胁迫行为检测方法,会受到实际水产养殖环境中的光照、遮挡和水体浑浊度等因素的影响,导致检测缺氧胁迫行为的准确率较低。
在本文中,研究人员提出了一种实时检测方法 YOLOv8n-HSB,旨在提高循环水养殖系统中罗非鱼缺氧胁迫行为的检测精度。该方法的主要改进点包括:(1)引入多尺度融合金字塔网络(Multi-scale Fusion Pyramid Network,MFP-Net),通过在特征金字塔底部添加特定层,并基于双向特征金字塔网络(Bi-directional Feature Pyramid Network,BIfpn)架构对颈部结构进行特征融合改进,以此增强对小目标的检测能力;(2)在骨干网络中开发 C2f 遮挡感知(C2f-Occlusion Perception,C2f-OP)模块,将移动倒置残差瓶颈卷积(Mobile Inverted Residual Bottleneck Convolution,MBConv)和有效挤压激励(Effective Squeeze-and-Excitation,ESE)相结合,提升模型捕捉关键局部特征的能力;(3)使用集成参数网络(ParameterNet,P-DConv)的动态卷积(Dynamic Convolution,DConv)模块替换传统卷积(Convolution,Conv)层,增强模型处理复杂信息和提取鱼类精细特征的能力。

实验结果表明,YOLOv8n-HSB 模型在检测罗非鱼缺氧胁迫行为方面非常有效。与原始的 YOLOv8n 模型相比,平均精度均值(AP@0.5:0.95)提高了 4.05%,AP@0.5达到 96.12%,优于现有的先进方法。这项研究为监测缺氧环境中鱼类的异常行为提供了一种新方法,对智慧水产养殖系统具有重要的现实意义。
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