[發明專利]一種基于聲學影像數據評估的物種判別方法

在審

• 申請號: 202011625134.4
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN112883773A
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發明（設計）人: 唐峰華;周為峰;陳帥;屈泰春;吳祖立;楊嘉樑;張勝茂;蔣科技
• 申請（專利權）人: 中國水產科學研究院東海水產研究所
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00
• 代理公司: 上海泰能知識產權代理事務所(普通合伙) 31233
• 代理人: 宋纓

本發明涉及一種基于聲學影像數據評估的物種判別方法，包括：步驟(1)：設定海上試驗調查要素，通過回聲探測器并獲取聲學影像數據；步驟(2)：剔除海表噪聲和海底噪聲，剔除所述聲學影像數據的噪聲，得到預處理后的聲學影像數據；步驟(3)：采用頻差技術對所述預處理后的聲學影像數據進行信號鑒別和目標魚種判別，并將平均體積反向散射強度差值范圍內的信號作為目標魚種進行積分輸出。本發明能夠有效剔除各種噪聲，以達到最后準確識別物種的目的。

技術領域

本發明涉及魷魚捕撈技術領域，特別是涉及一種基于聲學影像數據評估的物種判別方法。

背景技術

聲學方法評估漁業資源于20世紀70年代開始推廣，廣泛應用于水下導航、探魚、測深及海底地形測繪等方面。目前，水聲學技術已是開發海洋和研究海洋必不可少的手段，已成為當今國內外海洋生態觀測、海洋生物資源評估的重要手段。作為水聲學在漁業資源研究領域的應用分支，漁業聲學利用水聲學方法進行水下生物探測或漁業資源評估和管理，現已發展成為漁業資源研究領域重要的方法之一。據FAO統計資料表明，2004—2008年東南太平洋的莖柔魚年漁獲產量穩定在70—90萬噸間，評估其資源意義重大。莖柔魚，也被稱為“美洲大魷魚”，分布于東太平洋的加利福尼亞灣到智利南部海域，其中以加利福尼亞半島至智利北部海域為主要分布區，其體長范圍從35cm到大約2.5m，體重可達50KG，廣泛分布于東太平洋60°N—47°S海域中，垂直分布上其通常分布于500m以淺的水域中。作為金槍魚、鯨魚等大型海洋生物的捕食對象，莖柔魚在海洋生態能量傳遞中扮演著重要的角色，是大洋生態系統食物鏈重要的一環。擁有巨大的生物量，莖柔魚是目前世界上最大的頭足類漁業資源之一，也是我國在東南太平洋公海海域重要的漁獲對象。

目前，針對魷魚漁業生物量的評估依賴于商業捕撈數據，存在一定的局限性和盲目性。同時，為掌握漁業生物學特性是科學開發和利用莖柔魚資源的基礎，而聲學調查被廣泛的應用于海洋生物的資源調查中，傳統的漁業資源評估是利用捕撈漁獲物數據來估算海域資源量，漁業資源聲學評估是一種新的評估方法。漁業資源聲學評估技術與其他評估方法相比具有效率高、數據采集簡便、調查范圍廣泛和不影響被調查海域的生態環境等優點，因此近幾年得到廣泛應用。國外在漁業資源聲學評估方面已有較為成熟的研究，但國內于1984年引進，近年來圍繞聲學資源評估的研究日益增多。然而，由于魷魚屬于聲學弱散射體，目前關于魷魚的聲學研究尚且存在一些關鍵性問題，如目標強度的確定、噪聲剔除方法、目標判別等，有待深入研究與解決。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種基于聲學影像數據評估的物種判別方法，可以有效評估漁場的魷魚資源，為魷魚漁業生物學和中心漁場探測提供數據基礎與科學依據。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：提供一種基于聲學影像數據評估的物種判別方法，包括：

步驟(1)：設定海上試驗調查要素，通過回聲探測器并獲取聲學影像數據；

步驟(2)：剔除海表噪聲和海底噪聲，剔除所述聲學影像數據的噪聲，得到預處理后的聲學影像數據；

步驟(3)：采用頻差技術對所述預處理后的聲學影像數據進行信號鑒別和目標魚種判別，并將平均體積反向散射強度差值范圍內的信號作為目標魚種進行積分輸出。

所述步驟(1)之前還包括：采用標準球方法對回聲探測器中的換能器進行校正。

所述步驟(1)中的回聲探測器的型號為Simrad EK60，所述Simrad EK60采用積分采集系統。

所述步驟(2)中剔除聲學影像數據的噪聲，包括：通過設置積分閾值和采用信噪比估算方法剔除聲學影像數據的背景噪聲；

所述設置積分閾值具體為：根據目標魚種的目標強度經驗公式，利用數據范圍映像虛擬變量模塊設置積分閾值；所述積分閾值由最小單體目標的目標強度回聲信號來確定；

所述采用信噪比估算方法包括：通過噪聲修正法和信噪比閾值法的進行去噪；