Deep learning–based frameworks for the detection and classification of soniferous fish

人工智能 推论 计算机科学 卷积神经网络 蟾蜍鱼 模式识别(心理学) 深度学习 人口 分割 机器学习 渔业 生物 社会学 人口学
作者
Ziqi Huang,Dominik Ochs,M. Clara P. Amorim,Paulo J. Fonseca,Mayank Goel,Nuno Nunes,Manuel Vieira,Manuel Lopes
出处
期刊:Journal of the Acoustical Society of America [Acoustical Society of America]
卷期号:158 (2): 1060-1071
标识
DOI:10.1121/10.0038800
摘要

Passive acoustic monitoring (PAM) is emerging as a valuable tool for assessing fish populations in natural habitats. This study compares two deep learning–based frameworks: (1) a multi-label segmentation-based classification system (SegClas) combining convolutional neural networks and long short term memory networks and, (2) an object detection approach (ObjDet) using a You Only Look Once based model to detect, classify, and count sounds produced by soniferous fish in the Tagus Estuary, Portugal. The target species—Lusitanian toadfish (Halobatrachus didactylus), meagre (Argyrosomus regius), and weakfish (Cynoscion regalis)—exhibit overlapping vocalization patterns, posing classification challenges. Results show both methods achieve high accuracy (over 96%) and F1 scores above 87% for species-level sound identification, demonstrating their effectiveness under varied noise conditions. ObjDet generally offers slightly higher classification performance (F1 up to 92%) and can annotate each vocalization for more precise counting. However, it requires bounding-box annotations and higher computational costs (inference time of ca. 1.95 s/h of recording). In contrast, SegClas relies on segment-level labels and provides faster inference (ca. 1.46 s/h). This study also compares both counting strategies, each offering distinct advantages for different ecological and operational needs. Our results highlight the potential of deep learning–based PAM for fish population assessment.

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