融合SKNet与YOLOv5深度学习的养殖鱼群检测

来源：大连海洋大学学报杂志2022年第2期北京时间：

作者：赵梦, 于红, 李海清, 胥婧雯, 程思奇, 谷立帅, 张鹏, 韦思学, 郑国伟

单位：1.大连海洋大学 信息工程学院，辽宁省海洋信息技术重点实验室，辽宁 大连 116023；2.设施渔业教育部重点实验室(大连海洋大学)，辽宁 大连 116023

摘要：为解决真实养殖环境下，水下成像模糊、失真等导致鱼群检测准确率低的问题，提出一种融合视觉注意力机制SKNet(selective kernel networks)与YOLOv5(you only look once)的养殖鱼群检测方法(SK-YOLOv5模型)，该方法首先采用UNet(convolutional networks for biomedical image segmentation)对图像进行预处理，得到清晰的鱼群图像，然后将SKNet融合到YOLOv5的Backbone端构成关注像素级信息的特征提取网络，加强对模糊鱼体的识别能力，并在水下模糊鱼群图像数据集上进行了消融试验和模型对比试验，以验证SK-YOLOv5的有效性。结果表明：在鱼群检测任务上，SK-YOLOv5的识别精确率和召回率分别达到了98.86%和96.64%，检测效果比YOLOv5分别提升了2.14%和2.29%，与目前检测准确率较高的水下目标检测模型XFishHmMp和FERNet相比，SK-YOLOv5取得了较好的检测效果，与XFishHmMp模型相比，识别精确率和召回率分别提升了5.39%和5.66%，与FERNet模型相比，识别精确率和召回率分别提升了3.59%和3.77%，实现了真实养殖环境下鱼群的准确检测。研究表明，融合SKNet与YOLOv5的养殖鱼群检测方法，有效地解决了水下模糊图像鱼群检测准确率低的问题，提升了养殖鱼群检测和识别的整体效果。

关键词：鱼群检测,YOLOv5,UNet,SKNet,视觉注意力机制,深度学习

基金资助：辽宁省重点研发计划项目(2020JH2/10100043)；辽宁省科技重大专项(2020JH1/10200002)；辽宁省教育厅重点科研项目(LJKZ0729)；国家自然科学基金(31972846)