魚(yú)類分類識(shí)別在漁業(yè)資源研究、魚(yú)類知識(shí)的科學(xué)推廣、水產(chǎn)養(yǎng)殖加工、稀有物種保護(hù)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。針對(duì)大菱鲆、黃鰭鯛、金錢魚(yú)、鯔魚(yú)這四種魚(yú)類,利用PyTorch框架為基礎(chǔ),通過(guò)ResNet50網(wǎng)絡(luò)模型,用不同的算法對(duì)其進(jìn)行分類識(shí)別,不斷對(duì)模型進(jìn)行優(yōu)化,對(duì)四種魚(yú)類訓(xùn)練學(xué)習(xí),通過(guò)測(cè)試其準(zhǔn)確率達(dá)到96%以上。同時(shí)用PyQt5開(kāi)發(fā)了GUI可視化界面,通過(guò)界面圖片的選擇和預(yù)測(cè)功能按鈕的操作,測(cè)試結(jié)果實(shí)際類別與預(yù)測(cè)類別一致,用DSOD框架做了水下目標(biāo)實(shí)時(shí)跟蹤檢測(cè),提高了對(duì)小目標(biāo)的檢測(cè)率,同時(shí)保持了模型的檢測(cè)速度,檢測(cè)結(jié)果達(dá)到期望。 

【文章來(lái)源】：信息技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)安全. 2020,39(08)

【文章頁(yè)數(shù)】：6 頁(yè)

【部分圖文】：

網(wǎng)絡(luò)模型

課題組在前期研究中針對(duì)10種魚(yú)類進(jìn)行分類識(shí)別，十種魚(yú)類分別為鯔魚(yú)、巴鰹魚(yú)、金錢魚(yú)、銀鯧魚(yú)、大菱鲆、鱸魚(yú)、頜針魚(yú)、黃鰭鯛、綠鰭魚(yú)、黑鯛魚(yú)，共908張圖像，設(shè)置訓(xùn)練集807，驗(yàn)證集101進(jìn)行分層采樣。前期研究的實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1所示，分別從precision、recall、f1-score的這幾個(gè)指標(biāo)中反映出來(lái)，計(jì)算這些指標(biāo)有四個(gè)概念：TP、FP、TN、FN,從表1可以看出，該模型的準(zhǔn)確率和召回率都比較高。本文實(shí)驗(yàn)選擇其中四種魚(yú)類，分別為大菱鲆、黃鰭鯛、金錢魚(yú)、鯔魚(yú)，并且增加了每種魚(yú)類的數(shù)量，共1 123張圖像，每種魚(yú)類設(shè)置驗(yàn)證集42張圖像，剩余的圖片用作訓(xùn)練學(xué)習(xí)。本文是在PyTorch框架下，使用ResNet50網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，分類識(shí)別用的優(yōu)化器是Adam，該模型的參數(shù)設(shè)置如下，學(xué)習(xí)率1e-4,lr＿decay=1e-4,weight＿decay=1e-4。如圖3(a)所示，橫坐標(biāo)為迭代次數(shù)，縱坐標(biāo)為損失。從圖中可以看出隨著迭代次數(shù)的增加損失值逐漸下降，迭代次數(shù)2 000次之前下降速率較快，往后曲線逐漸平穩(wěn)。圖3(b)所示為隨迭代次數(shù)的增加識(shí)別準(zhǔn)確率的變化，從圖中可以看出隨著迭代次數(shù)的增加準(zhǔn)確率逐漸增加，當(dāng)?shù)螖?shù)為2 000次的時(shí)候，訓(xùn)練準(zhǔn)確率達(dá)到90%以上，當(dāng)?shù)螖?shù)達(dá)到8 000次的時(shí)候，訓(xùn)練準(zhǔn)確率達(dá)到95%以上，之后持續(xù)為平穩(wěn)狀態(tài)。同時(shí)，數(shù)據(jù)結(jié)果顯示該模型收斂速度快，識(shí)別精度高，驗(yàn)證集誤差小。

本文用于實(shí)驗(yàn)檢測(cè)的視頻來(lái)源于Labeled fishes in the wild[18]。目標(biāo)檢測(cè)的訓(xùn)練配置參數(shù)如下，初始學(xué)習(xí)率0.01,momentum=0.9,weight＿decay=5e-4，學(xué)習(xí)率采用自適應(yīng)的學(xué)習(xí)率下降策略，當(dāng)學(xué)習(xí)率停滯不降一定次數(shù)之后，降低學(xué)習(xí)率。目標(biāo)檢測(cè)結(jié)果如圖5所示，通過(guò)圖(a)可以發(fā)現(xiàn)，該檢測(cè)框架對(duì)于比較小的物體也能夠檢測(cè)出來(lái)，圖中有一些小的目標(biāo)，由于水下的惡劣環(huán)境的原因，并沒(méi)有完全檢測(cè)出來(lái)，在水下基礎(chǔ)設(shè)施較好的情況下，可以達(dá)到較好的檢測(cè)效果，視頻中出現(xiàn)的魚(yú)類都能準(zhǔn)確地標(biāo)注出來(lái)，檢測(cè)效果很明顯，而且DSOD繼承了SSD的檢測(cè)速度快的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于遺漏小目標(biāo)的缺點(diǎn)得到提升。圖4 PyQt5可視化界面

【參考文獻(xiàn)】：
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