[发明专利]一种过鱼鱼道系统、鱼类数量和种类的动态识别跟踪方法

说明书

本发明涉及一种过鱼鱼道系统、鱼类数量和种类的动态识别跟踪方法，属于过鱼鱼道技术领域，在鱼道内过鱼监测段的两侧使用拦鱼铁网缩小过鱼通道，减少鱼相互遮挡的比例，利用两个水下摄像机拍摄从拦鱼铁网和补光光壁之间通过的鱼的图像，进而将拍摄的图像输入训练好的YOLOv5网络分类模型，输出标注有每条鱼的预测框位置及种类的识别图像，然后采用基于计数功能的DeepSort多目标追踪算法获得监测时段内每个水下摄像机对应的过鱼鱼道中每种鱼类的上行数量和下行数量，从而实现鱼类数量和种类的动态智能识别追踪；且克服了传统人工对鱼类识别不准确、计数难度大的缺陷，提高了鱼类识别的效率和准确率。

技术领域

本发明涉及过鱼鱼道技术领域，特别是涉及一种过鱼鱼道系统、鱼类数量和种类的动态识别跟踪方法。

背景技术

水利水电工程作为人类社会开发和利用水能水资源的重要手段，在促进社会经济可持续发展、保障能源安全方面发挥了巨大作用。然而工程的修建会导致河流纵向连通性消失，产生大坝阻隔效应，影响鱼类洄游和上下游种群基因交流，减少鱼类生物多样性。为减缓水电工程对环境和鱼类的影响，修建过鱼设施可以协助洄游性鱼类上下行，以维持河流水系的生态平衡。

过鱼效果是衡量鱼道建设价值和优化改造的依据。开展过鱼设施效果监测是提高过鱼效率，验证鱼道保护措施有效性的必要环节。在过鱼设施效果监测的过程中，生物指标监测技术是过鱼效果监测的重点，如过鱼种类和数量、鱼类体长、体重、年龄段等。

国内外鱼道过鱼效果按监测方式可分为直接法和间接法两大类，其中人工观测、张网法、堵截法等属于直接法，人工观测费时费力，张网法每天需要分不同时间段下网，不适合长期监测；堵截法需将网放在鱼道出口将水排干，对鱼类扰动较大，一个月最多可实施一次等。以上监测方式只能获取短时间序列的监测数据，并不能做到获取实时的监测数据，又因不同月份的水位差，水温，水文状态等天然影响因素会发生变化，进入鱼道的种类和数量也会存在较大差异，导致短期的监测数据并不能代替长序列监测数据。直接法虽然可以得到鱼道过鱼数量、种类、规格等参数，但过度依赖人工操作，无法自动统计过鱼数量，效率和准确率较低，成本高。而声学和遥测法等监测属于间接法，依靠对设备采集的数据进行深度分析得到过鱼参数，其中过鱼参数的准确性取决于后期的数据分析方法，主要用于鱼类数量识别，声纳声学和PIT遥测法等虽然可以对鱼类进行长期监测，但一般只能获取鱼类数量、游泳速度，但难以实现鱼类种类的识别。

发明内容

本发明的目的是提供一种过鱼鱼道系统、鱼类数量和种类的动态识别跟踪方法，以实现鱼类数量和种类的动态智能识别追踪，提高鱼类识别的效率和准确率。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种过鱼鱼道系统，所述过鱼鱼道系统包括：服务器、补光光壁、两个拦鱼铁网和两个水下摄像机；

两个拦鱼铁网相对设置在过鱼鱼道的两侧，补光光壁设置在两个拦鱼铁网之间的过鱼鱼道中，使得鱼从拦鱼铁网和补光光壁之间通过；

在每个拦鱼铁网和过鱼鱼道的内壁之间设置一个水下摄像机；两个水下摄像机的镜头均对准所述补光光壁；

两个水下摄像机的信号输出端均与服务器连接，两个所述水下摄像机用于分别拍摄从拦鱼铁网和补光光壁之间通过的鱼的图像，并将所述图像传输至所述服务器；

所述服务器用于根据两个水下摄像机拍摄的图像获得过鱼鱼道的鱼类数量和种类。

可选的，所述服务器包括：图像获取模块、识别模块、追踪模块和鱼类数量统计模块；

图像获取模块，用于获取监测时段内每个水下摄像机拍摄的多个图像；

识别模块，用于将每个水下摄像机拍摄的每个图像输入训练好的YOLOv5网络分类模型，输出标注有每条鱼的预测框及种类的识别图像；