基于水下视觉的海洋鱼类细粒度识别和鲁棒跟踪研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61872326
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    64.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0210.计算机图像视频处理与多媒体技术
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

The species, quantity, distribution and behavior of marine fish recorded in the underwater videos are important information source for marine ecological monitoring and biodiversity analysis. In recent years, with the rapid increase of underwater videos, automatic fish recognition and tracking is becoming an urgent technique for underwater monitoring. .This project aims at investigating the key technologies of fine-grained recognition and robust tracking of marine fishes based on underwater vision in real underwater environment. However, due to the complexity of natural underwater environment, wide variety of marine fishes, high appearance similarity between different fish species, and diverse appearances caused by different viewpoints and non-rigid deformation, accurate fish recognition and robust tracking is a challenging task. In this project, we attempt to solve these problems through the perspective of multimodal information mining and multiple cues fusion. The main research content includes: image dataset expansion based on random local regions, fine-grained recognition of marine fish based on multi-modal appearance features, robust tracking based on multiple clues fusion, and coordination of marine fish recognition and tracking based on multitask multiview model, and these are significant to deal with crucial challenges such as insufficient of diversity training images, indistinguishable appearance of fishes under the same family and strong randomness of fish motion direction. In summary, our research will enrich the theory and application of fish recognition and tracking in the complex and real underwater environment, and provide practical algorithms and technologies for automatic analysis of underwater videos.
水下视频中记录的海洋鱼类种类、数量、分布和行为数据为海洋生态监测和生物多样性分析提供重要的数据支撑。近年来随着水下视频数量快速增长,对水下视频自动分析技术的需求日益凸显。.本申请拟面向真实水下环境开展鱼类细粒度识别和鲁棒跟踪关键技术研究。水下环境复杂、鱼类种类繁多、外观相似性高及体态视角多样化等为鱼类识别和跟踪带来了极大挑战。针对该问题,本申请从多模态信息挖掘和多线索融合的角度对其进行深入系统的研究,研究内容包括:基于随机局部区域的海洋鱼类图像数据扩展、基于多模态外观特征的海洋鱼类细粒度识别、基于多线索融合的海洋鱼类鲁棒跟踪和基于多任务多视图模型的鱼类协同识别与跟踪,旨在解决水下鱼类视频和图像多样化训练数据缺失、同科鱼类外观差异不显著和鱼类运动方向强随机性等为鱼类识别和跟踪带来的切实困难及科学问题。研究成果将丰富复杂真实水下环境中鱼类识别和跟踪的理论与应用,为水下视频自动分析提供关键技术。

结项摘要

基于视觉的水下目标识别和跟踪可用于实现对海洋鱼类等目标的种类、数量、分布与行为等的智能分析,为海洋生态监测、海洋生物多样性分析和精细化水产养殖等领域应用提供技术方法支撑,具有重要的研究价值和广阔的市场应用前景。当前,复杂场景中的目标细粒度识别与鲁棒跟踪等方面依然存在诸多技术挑战,难以满足实际应用场景中对目标的精准识别和跟踪需求。.本项目对基于视觉的目标细粒度识别和鲁棒跟踪中的关键科学问题开展深入研究,主要包括:复杂场景下基于视觉的细粒度目标识别、复杂场景下基于视觉的目标鲁棒跟踪、基于多任务学习的目标识别和基于深度哈希的目标检索。本项目的主要贡献包括:通过创新关键区域定位和区分性特征提取方法等显著提高了复杂场景下目标细粒度识别的准确率;通过有效融合时空机制等多线索,强化目标表征建模,提高了目标跟踪的准确率和鲁棒性;通过强化模型的空间表达能力和对目标形状差异的适应能力,提高了多任务学习中目标识别的准确率;通过提高哈希编码的质量,提高了目标检索的准确率。.本项目研究期间,发表学术论文26篇,其中SCI收录的国际期刊论文23篇,获发明专利授权7项,形成的视觉分析关键算法和模型等成果进一步丰富了目标识别和跟踪的方法体系,拓展了应用场景。项目培养相关领域方向硕博士毕业生10余名,进一步凝聚了科研方向,提升了团队的系统化科研能力。

项目成果

期刊论文数量(24)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(2)
专利数量(11)
Angular regularization for unsupervised domain adaption on person re-identification
用于人员重新识别的无监督域适应的角度正则化
  • DOI:
    10.1007/s00521-021-06297-9
  • 发表时间:
    2021-07
  • 期刊:
    Neural Computing & Applications
  • 影响因子:
    6
  • 作者:
    Zhang Wenfeng;Huang Lei;Wei Zhiqiang;Qin Qibing;Lv Lei
  • 通讯作者:
    Lv Lei
Online parallel framework for real-time visual tracking
实时视觉跟踪的在线并行框架
  • DOI:
    10.1016/j.engappai.2021.104266
  • 发表时间:
    2021-06
  • 期刊:
    Engineering Applications of Artificial Intelligence
  • 影响因子:
    8
  • 作者:
    Li Xiaojing;Huang Lei;Wei Guanqun;Wei Zhiqiang
  • 通讯作者:
    Wei Zhiqiang
Deep top similarity hashing with class-wise loss for multi-label image retrieval
用于多标签图像检索的具有类别损失的深层顶部相似度哈希
  • DOI:
    10.1016/j.neucom.2021.01.107
  • 发表时间:
    2021-02
  • 期刊:
    Neurocomputing
  • 影响因子:
    6
  • 作者:
    Qin Qibing;Wei Zhiqiang;Huang Lei;Xie Kezhen;Zhang Wenfeng
  • 通讯作者:
    Zhang Wenfeng
Exploiting Reliable Pseudo-labels for Unsupervised Domain Adaptive Person Re-identification
利用可靠的伪标签进行无监督域自适应人员重新识别
  • DOI:
    10.1016/j.neucom.2021.12.050
  • 发表时间:
    2021-12
  • 期刊:
    Neurocomputing
  • 影响因子:
    6
  • 作者:
    Pengfei Zhao;Lei Huang;Wenfeng Zhang;Xuelong Li;Zhiqiang Wei
  • 通讯作者:
    Zhiqiang Wei
Center-aligned domain adaptation network for image classification
用于图像分类的中心对齐域适应网络
  • DOI:
    10.1016/j.eswa.2020.114381
  • 发表时间:
    2021-04
  • 期刊:
    Expert Systems with Applications
  • 影响因子:
    8.5
  • 作者:
    Wei Guanqun;Wei Zhiqiang;Huang Lei;Nie Jie;Li Xiaojing
  • 通讯作者:
    Li Xiaojing

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其他文献

激光辅助局部电化学沉积的试验研究
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    --
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  • 作者:
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环R+vR+v~2R上线性码的MacWilliams恒等式
  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    黄磊
二维矩形月池内流体的自振特性研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
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    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
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中国の産地企業からみた産業集積の利便性:浙江省北部繊維・服装産地の調査に基づいて
中国生产企业视角下的产业集群便利度——基于浙北纺织服装产区的调查
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含磺酸甜菜碱的温敏聚合物胶束的制备及胶束温敏性
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    罗祥林

其他文献

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黄磊的其他基金

复杂环境下面向人物图像检索的视觉属性提取研究
  • 批准号:
    61402428
  • 批准年份:
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  • 资助金额:
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  • 项目类别:
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相似国自然基金

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  • 批准号:
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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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