基于计算机视觉的鱼类低氧胁迫行为检测与跟踪算法

摘要

为了能准确检测、跟踪加州鲈鱼因水中溶解氧含量低产生的胁迫行为,本文构建了一种改进的YOLO v5与DeepSORT组合网络算法。在算法方面提出2个改进方案:在原YOLO v5的Backbone和Neck中分别加入2个基于移位窗口的自注意力Swin Transformer模块,提升了网络对目标特征信息的提取能力,以此提升原模型的检测效果;采用Warmup和Cosine Annealing结合的学习率策略,使多目标跟踪算法DeepSORT前期收敛速度更快、更稳定。实验结果表明,在目标检测方面,相对于原YOLO v5,改进的YOLO v5的mAP@0.5、mAP@0.5:0.95和召回率分别提升1.9、1.3、0.8个百分点,在不完全遮挡情况下,改进的算法表现出更好的检测效果。在目标跟踪方面,DeepSORT算法的MOTA、MOTP和IDF1分别提升4.0、0.7、10.7个百分点,并且加州鲈鱼在遮挡前后的ID切换频率得到明显抑制。改进的YOLO v5与DeepSORT跟踪算法更适合于检测、跟踪加州鲈鱼的低氧胁迫行为,能够为加州鲈鱼的养殖提供技术支持。