Page 107 - 《水产学报》2025年第7期

黄真理，等 水产学报, 2025, 49(7): 079309

统计和分析过鱼事件
视频流 输出目标检测框(BBOX) 输出目标运动轨迹 有效上溯
video stream output BBOX output target trajectory eff. up counting & analysing fish passage events
采集
相机 鱼 目 轨
体 标 迹
识 追 判
camera 别 踪 别
fish identification target tracking 有效降河 无效上溯
ineff. up traj. discrim.
eff. down
输入 input 跟踪未匹配
tracking unmatched
32 倍下采样 W H 检测信息 IOU 匹配
32 fold downsampl. 5 R R IOU match 检测未匹配
detect inf
跟踪未匹配 detecting unmatched
tracking unmatched
FPN 跟踪匹配
16 倍下采样 检测 级联匹配 检测未匹配 tracking matched
16 fold downsampl. cas match detecting unmatched
特征 detect
融合 determine 跟踪匹配
8 倍下采样 输出 输出 output 确定 状态 tracking matched
视频画面 8 fold downsampl. FPN output 未确定状态
video screen fusion 轨迹 卡尔曼预测
H×W×3 trajectory Kalman predic. undetermine the status
4 倍下采样 卡尔曼更新 匹配 matched
4 fold downsampl. BBOX
Kalman update
创建新轨迹 未匹配 unmatched
recreate new traj
图 2 人工智能鱼群信息检测 (AI-Fish) 算法处理流程示意图
Fig. 2 Schematic diagram of the processing flow of the artificial intelligence fish detection (AI-Fish) algorithm
理规划；对 GPU 硬件算法进行优化等。同时， 获得每日每小时裸鲤通过数量。每次记录的鱼
根据场景特点设计了高效、无延迟的滤波目标 体均有图像可以复核视频识别的准确性，同时，
追踪模块。本研究轨迹判别模块采用 ROI 区域 可以输出每条鱼带有目标检测框和轨迹线的融
上下边界与轨迹交汇的逻辑关系判别上溯或降 合视频，以方便验证识别精度。

河的洄游方向，较传统的单检测线方法可有效 裸鲤标准生长模型 年龄鉴定是鱼类生
应对鱼类徘徊运动的干扰，大幅提高过鱼检测 物学的基础性问题。传统的年龄鉴定方法采用
的准确性。本研究提出的 AI-Fish 算法体系，以 臀鳞、耳石和背鳍条，鉴定结果存在偏差，随
处理能力推算，单路 Tesla-T4 显卡算力可处理 着年龄增长，偏差从 20% 增加到 40%，其中耳
30 路视频信号，可实现 180 m 河宽的断面全覆 石轮纹比较清晰，具有一定优势 。传统方法
[20]
盖实时监测。 需要复杂的样本处理如磨片等，很难在现场进
本研究开发了集数据标注、数据质量评估、 行快速年龄鉴定。而且年龄鉴定样本量有限，
算法训练、模型推理、主动学习、自动化机器 不适合大规模监测的需求。因此，本研究建立
学习 (AUTOML)、工程化部署等系统化模块为 裸鲤的标准生长模型，可以利用全长 (或体长)
一体的人工智能鱼群视频图像监测系统。训练 来估算年龄。
和标注：泉吉河场景训练数据 8 647 张 (约 7 000 2008 年，国家发布了“青海湖裸鲤”国家标
张贴图)；测试数据 1 231 张。目标检测模型平 准 (GB/T 21444—2008) ，给出了裸鲤的形态
[21]
均准确率 AP (Average Precision) 为 0.871。通过 学、生长与繁殖、遗传学特征及其检测方法，
对裸鲤视频处理结果进行随机抽样，人工判读 用于种质检测和鉴定。该标准源自 1996—1999
与 AI 识别进行比对，AI-Fish 算法计数准确率 年野外捕捞数据，给出了 1~10 龄雌鱼、雄鱼和
为 86.50%~99.28%，均值 92%。利用 AI-Fish 软 雌雄混合样本的年龄、全长、体重平均值和误差
件系统，可以获得包含时刻、编号、方向、全 区间。基于以上国家标准，本研究利用 von Ber-
长信息在内的裸鲤个体上溯和降河事件，统计 talanffy 生长方程获得了年龄-全长 (体重) 关系式：

 [ ]
2
 L = 76.47 1−e −0.060 6(t+0.662) ；R = 0.993 9




 [ −0.060 2(t+0.500) ] 3 2

青海湖裸鲤标准生长方程：  W f (t) = 6 509.4 1−e ；R = 0.990 2 (1)

 [ ]
 3
 −0.059 5(t+0.312) 2
 W m (t) = 6 545.9 1−e ；R = 0.994 1

式 中 ， t 为 年 龄 ， a； L 为 全 长 ， cm； W (t)， 系数。
f
W (t) 为 t 龄雌鱼和雄鱼体重，g；R 为确定性 青海湖是一个封闭的贫营养型半咸水湖，
2
m
中国水产学会主办 sponsored by China Society of Fisheries https://www.china-fishery.cn
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