摘要：许瑞峰, 王瑶华, 丁文勇, 於俊琦, 闫茂仓, 陈琛. 基于改进YOLOv8和多元特征的对虾发病检测方法[J]. 智慧农业(中英文), 2024, 6(2): 62-71.

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许瑞峰, 王瑶华, 丁文勇, 於俊琦, 闫茂仓, 陈琛. 基于改进YOLOv8和多元特征的对虾发病检测方法[J]. 智慧农业(中英文), 2024, 6(2): 62-71.

DOI：10.12133/j.smartag.SA201311014

XU Ruifeng, WANG Yaohua, DING Wenyong, YU Junqi, YAN Maocang, CHEN Chen. Shrimp Diseases Detection Method Based on Improved YOLOv8 and Multiple Features[J]. Smart Agriculture, 2024, 6(2): 62-71.

DOI：10.12133/j.smartag.SA2016311014

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基于改进YOLOv8和多元特征的对虾发病检测方法

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（1.中国浙江省海洋水产养殖研究所，浙江温州 325000，中国；2.上海海洋大学 水产与生命学院，上海 201306，中国；3.浙江省近岸水域生物资源开发与保护重点实验室，浙江温州 325000，中国；4.温州市海洋生物遗传育种重点实验室，浙江温州 325000，中国）

摘要：

［目的/意义］对虾病害严重危害对虾养殖业。针对对虾病害发病快、死亡率高等特点，高密度的工厂化养殖等模式需要一种高效率对虾发病检测方法替代传统人工检查方法，实现对虾发病的及时预警。

［方法］提出一种基于改进YOLOv8（You Only Look Once）和多元特征的对虾发病检测方法。首先利用改进YOLOv8网络从对虾夜间水面红外图像中进行前景提取，再利用Farneback光流法和灰度共生矩阵（Gray Level Co-occurrence Matrix，GLCM）提取对虾视频片段的运动特征与图像纹理特征，利用提取到的特征参数构建训练数据集，训练支持向量机（Support Vector Machine，SVM）作为分类器用于检测对虾视频片段，实现对正常与发病的对虾视频片段的检测分类。

［结果和讨论］训练好的SVM分类器在300个测试样本上的表现为检测准确率平均值为83%，检测效果达到设计要求。检测误差主要是将发病片段错误地检测为正常片段。该误差主要受水面对虾数量和视频影响。

［结论］本研究实现了对对虾发病的检测，提供了一种基于计算机视觉的检测方法。但受条件限制，仅在工厂化养殖环境下进行了实验，尚不能适用于多种养殖环境，仍有改进空间。

关键词：对虾病害；计算机视觉；YOLOv8；Farneback光流法；灰度共生矩阵；支持向量机

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图1 对虾发病检测方法的流程图

Fig. 1 Flow chart of shrimp disease detection method

图2 对虾养殖池水面图像

Fig. 2 Image of the surface of the shrimp culture pond

图3 对虾图像采集系统

Fig. 3 Image acquisition system of shrimp

图4 EMA注意力机制结构图

Fig. 4 Structure of of efficient multi-scale attention attention mechanism

图5 改进YOLOv8网络结构图

Fig. 5 Structure of the improved YOLOv8 network

图6 对虾图像前景提取效果对比

Fig. 6 Comparison of Extraction of shrimp image foreground

图7 对虾视频片段样本例图

Fig. 7 Examples of shrimp video clips samples

图8 对虾发病检测误差来源例图

Fig. 8 Examples of shrimp diseases detection error sources

作者简介

闫茂仓 研究员

闫茂仓，博士，研究员，硕士生导师。浙江省海洋水产养殖研究所党委书记、所长，国家虾蟹产业技术体系综合试验站站长，浙江省近岸水域生物资源开发与保护重点实验室主任，主要从事海水鱼虾健康养殖技术研究与应用。主持国家重点研发计划课题、省重点研发项目等省部级以上项目12项，地市级项目10项。获得省部级科技奖励3项、地市级6项。发表论文130余篇，副主编出版专著4部。制修定地方标准5项。授权专利35件，软件著作权7件。入选浙江省151人才、温州市青年拔尖人才。兼任中国水产学会理事、中国水产学会青年工作委员会委员、浙江省水产标准委员会委员、浙江省农业产业技术创新与推广服务团队虾蟹组副组长。

陈琛 高级工程师

陈琛，国家虾产业体系技术骨干及省虾产业体系的岗位专家，负责浙江省海洋水产养殖研究所科技成果转化与推广应用。主要从事南美白对虾基础生理生态及集约化健康养殖研究工作，研究南美白对虾无公害健康养殖技术、高密度集约化水泥池养殖技术、精准化养殖技术、臭氧在南美白对虾养殖的应用技术及生物絮团在南美白对虾养殖应用技术等技术。累计参加和主持国家、省、市各级科研项目33项，其中，主持项目5项，作为技术骨干或主要参加者参加国家级项目7项、省级项目15项、市级项目11项，完成16项，其中1项达到国内先进水平；发表科研论文35篇，其中第一或通讯作者9篇，SCI收录8篇；获得授权专利共12项，其中发明专利4项，实用新型专利8项；获得奖励3项。

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来源：舒万春说乡村