利用U-Net神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在多頻回波中對(duì)魚鮭魚和氣泡進(jìn)行分類
亞歷克斯·L·斯隆尼默;斯坦·E·多索;亞歷山德拉·布蘭贊·阿爾布;梅麗莎·科特;圖奈·波爾圖·馬爾克斯;阿里雷扎，雷茲瓦尼法爾;卡恩·埃爾薩欣
發(fā)表于:IEEE海洋工程學(xué)報(bào)(第48卷第4期，2023年10月)
摘要:
回聲測(cè)深儀用于漁業(yè)和海洋觀測(cè)站，但需要大量的人工努力才能對(duì)多頻回聲圖中的感興趣物種進(jìn)行分類。本文研究了使用修改后的 U-Net卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)回聲圖圖像中的生物和物理數(shù)據(jù)進(jìn)行像素級(jí)分類，準(zhǔn)確分類鯡魚和鮭魚學(xué)校、氣泡和海面。數(shù)據(jù)是在加拿大不列顛哥倫比亞省的海岸上收集的，使用四個(gè)頻率(67、125、200、455千赫)的聲學(xué)浮游動(dòng)物和魚類剖面儀進(jìn)行了兩年。此外，擬數(shù)據(jù)(水深和太陽(yáng)仰角)提供了時(shí)空背景，以提高預(yù)測(cè)質(zhì)量。在訓(xùn)練和分類過程中，使用分塊策略將冗余構(gòu)建到模型中。在訓(xùn)練過程中，使用一組有限的注釋數(shù)據(jù)，平移增強(qiáng)編碼 U-Nets，使其具有穩(wěn)健的特征，從而能夠應(yīng)用于替代部署配置(較低的采樣率或替代水深)。為了確保廣泛適用性，這些網(wǎng)絡(luò)被訓(xùn)練為分類保留噪聲的回波圖。表現(xiàn)最好的模型對(duì)鯡魚、鮭魚和氣泡類別的分類準(zhǔn)確率分別為93.0%、87.3%和86.5%，即使在多個(gè)類別接近時(shí)也能得到準(zhǔn)確的結(jié)果，從而保留了否則會(huì)因表面氣泡噪聲而被丟棄的生物數(shù)據(jù)。
A.L. Slonimer 等人，“使用 U-Net 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)多頻回聲圖中的鯡魚、鮭魚和氣泡進(jìn)行分類”載于 lEEE 海洋工程雜志，第48卷，第4期，第1236-1254頁(yè)，2023年10月，doi:10.1109/JOE.2023.3272393
