【技术实现步骤摘要】
一种基于远东拟沙丁鱼耳石包埋及年龄鉴定的深度学习模型的构建方法
[0001]本专利技术涉及水产物年龄鉴定领域，具体涉及一种基于远东拟沙丁鱼耳石包埋及年龄鉴定的深度学习模型的构建方法。
技术介绍
[0002]远东拟沙丁鱼是我国公海商业捕捞的主要鱼种之一，其资源量波动较大，准确地掌握公海远东拟沙丁鱼的相关生长参数，掌握其年龄组成是合理利用该资源的极为重要的基础工作。
[0003]耳石是鱼类感觉器官，因为其固定的迁徙路线所导致栖息环境有明显的季节性变化，因此耳石上具有明带和暗带的交替出现，共同组成了年轮。因此根据耳石明暗带轮纹数就可以大致确定鱼类年龄。因此，准确的对轮纹进行读数就可以准确的鉴定其年龄。
[0004]使用耳石表面轮纹确定鱼类年龄是较为常见的方法，但未经处理的耳石表面明暗带不明显，通过光学显微镜观察会有较多的干扰轮，经常会导致读数有误，年龄误判。远东拟沙丁鱼由于耳石比较轻薄且脆，若采用传统的耳石处理方法会导致耳石研磨或年龄判读存在较大的误差和困难。而采用本专利技术方法处理过的耳石可以增加耳石透光性，且明暗带交替更为清晰，减少了干扰轮的影响，极大提高轮纹辨识度，从而增加远东拟沙丁鱼年龄鉴定准确度。
[0005]深度学习是机器学习领域中一个新的方向，深度神经网络(Deep Neural Networks，DNN)是深度学习的基础，目前被广泛应用于各个领域。申请提供一种深度学习模型，是根据多个因素(叉长、体重、耳石重量)进行鱼类年龄的自动判别方法，采用本申请的深度学习模型(Linear>‑
Rule)，与数据匹配度更高，同时使用softmax进行维度变化，让不同年龄之间生物学数据特征更加明显，从而达到提高远东拟沙丁鱼年龄鉴定效率与准确率的效果。
技术实现思路
[0006]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种基于远东拟沙丁鱼耳石包埋及年龄鉴定的深度学习模型的构建方法，能有效地提高远东拟沙丁鱼的年龄鉴定准确率及效率。
[0007]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0008]一种基于远东拟沙丁鱼耳石包埋及年龄鉴定的深度学习模型的构建方法，包括以下步骤：
[0009](1)对远东拟沙丁鱼耳石样品的生长年轮进行人工鉴定，得出远东拟沙丁鱼的年龄：0+、1+、2+、3+、4+、5+、6+；
[0010](2)将所述步骤(1)中鉴定的耳石样品的年龄作为验证集，将每尾鱼的生物学参数作为训练集，构建深度学习模型；
[0011](3)将原始的三维数据鱼体叉长、鱼体重量与耳石重量通过Linear操作提升到700
维；
[0012](4)运用线性激活函数(ReLU)方法将部分神经元的输出变为0，使网络具有稀疏性，同时减少参数的相互依存关系，缓解模型过拟合；
[0013](5)调用Linear操作将模型上升到2048维以使得模型的特征更为明显；
[0014](6)加入一个ReLU操作，将模型的维度提高至4096维度，达到特征最为明显的效果；
[0015](7)对模型进行降维操作，将4096维降至1024维，使模型的特征进行融合；
[0016](8)进行两次Linear操作，将模型降至其七维对应0+、1+、2+、3+、4+、5+、6+；
[0017](9)经过N次实验，将所输出的七维结果与验证集中0+、1+、2+、3+、4+、5+、6+相比较，若得出结果与验证集中结果对比相同，则被认为为正确结果，若对比结果不相同，则认为为错误结果。
[0018]作为优选实施例，所述步骤(1)中对耳石生长年轮进行人工鉴定的具体步骤为：
[0019](11)浸泡：将远东拟沙丁鱼的耳石样品使用酒精含量75％试剂浸泡24h，使耳石表面薄膜脱离；
[0020](12)清洗：将清洗过的耳石样品放入超声波清洗机，开机清洗10min，把耳石表面残留薄膜和有机组织清洗干净；
[0021](13)干燥：把超声波清洗机清洗过的耳石样品放入烘箱中，设置45℃，烘干24h，去除耳石表面的水分；
[0022](14)包埋：将干燥后的耳石庭沟一面朝下，平稳放置在载玻片上，使用无影胶将整个耳石包裹，并使用紫外线灯光照射3s后，耳石固定在载玻片上；
[0023](15)将载玻片放置于徕卡DM750光学显微镜载物台上，调节LED灯光亮度使透射光照射样品，使耳石的年轮清晰显现，使用十倍物镜对耳石核心至尾端拍照，并对照片进行年轮鉴定。
[0024]作为优选实施例，所述步骤(15)的年轮鉴定的具体步骤为：
[0025](151)耳石从核心产生碳酸钙晶体向外嵌入蛋白质基质当中形成环形结构，碳酸钙晶体形成的环带较为狭窄，对应耳石生长的缓慢时期，且在显微镜入射光下表现为透明带；
[0026](152)蛋白质基质形成较为宽的环带，与耳石迅速生长时期相对应，在显微镜入射光下表现为半透明带；
[0027](153)宽阔不透明的蛋白质基质与狭窄透明的碳酸钙晶体一起构成耳石生长的轮纹；
[0028](154)判断的时候通常由核心到外来看，第一个明显的轮纹不计数，视为幼轮7；
[0029](155)轮纹是半透明环与不透明环的界面，一个完整的透明环与半透明环形成一个完整的年轮；
[0030](156)半透明环必须在耳石表面连续出现，如果半透明环与另一个环合并或者未能在整个耳石表面出现，则被视为假环；
[0031](157)最外层的不透明环不算完整的环状结构，除非在该环之外仍能观察到另一个不透明环；
[0032](158)对半透明带1、2、3进行计数，半透明带个数即为年龄；
[0033](159)每一个远东拟沙丁鱼耳石都由两人独自研判，分别计数，如果两人计数相同，则认为年龄判读正确，接受该结果；若两人计数的年轮数不同，则重新进行判读、计数，并对最终结构进行讨论，若达成一致则接受该结果，否则放弃。
[0034]作为优选实施例，所述步骤(1)中的远东拟沙丁鱼耳石为碳酸钙晶质材料，使用无影胶应完全包裹住耳石样本，从而增加整体的透光性。
[0035]作为优选实施例，所述无影胶，也称紫外光固化胶，是一种必须通过紫外线光照射才能固化的一类胶粘剂，该胶粘剂具有高强度，高效率，高透明度等特点；使用不会对人体产生伤害，安全，简便。
[0036]作为优选实施例，所述步骤(2)中的每尾鱼的生物学参数为叉长、体重、耳石重量。
[0037]作为优选实施例，每尾鱼耳石样品按照5mm叉长间隔进行取样，每尾鱼的生物学参数为叉长0.1cm，体重0.1g，耳石重量0.01mg。
[0038]作为优选实施例，所述步骤(14)包埋时，使耳石的庭沟面朝下，这样在无影胶覆盖时不易滑动，稳定性更高；
[0039]作为优选实施例，所述步骤(14)中在无影胶完全包裹住耳石之后，需要静置3min，期间使用解剖针将胶体内的气泡排出，以免影响到整体透光效果。
[0040]作为优选实本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于远东拟沙丁鱼耳石包埋及年龄鉴定的深度学习模型的构建方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)对远东拟沙丁鱼耳石样品的生长年轮进行人工鉴定，得出远东拟沙丁鱼的年龄：0+、1+、2+、3+、4+、5+、6+；(2)将所述步骤(1)中鉴定的耳石样品的年龄作为验证集，将每尾鱼的生物学参数作为训练集，构建深度学习模型；(3)将原始的三维数据鱼体叉长、鱼体重量与耳石重量通过Linear操作提升到700维；(4)运用线性激活函数(ReLU)方法将部分神经元的输出变为0，使网络具有稀疏性，同时减少参数的相互依存关系，缓解模型过拟合；(5)调用Linear操作将模型上升到2048维以使得模型的特征更为明显；(6)加入一个ReLU操作，将模型的维度提高至4096维度，达到特征最为明显的效果；(7)对模型进行降维操作，将4096维降至1024维，使模型的特征进行融合；(8)进行两次Linear操作，将模型降至其七维对应0+、1+、2+、3+、4+、5+、6+；(9)经过N次实验，将所输出的七维结果与验证集相比较，得出深度学习模型的最终结果。2.根据权利要求1所述的一种基于远东拟沙丁鱼耳石包埋及年龄鉴定的深度学习模型的构建方法，其特征在于，所述步骤(1)中对耳石生长年轮进行人工鉴定的具体步骤为：(11)浸泡：将远东拟沙丁鱼的耳石样品使用酒精含量75％试剂浸泡24h，使耳石表面薄膜脱离；(12)清洗：将清洗过的耳石样品放入超声波清洗机，开机清洗10min，把耳石表面残留薄膜和有机组织清洗干净；(13)干燥：把超声波清洗机清洗过的耳石样品放入烘箱中，设置45℃，烘干24h，去除耳石表面的水分；(14)包埋：将干燥后的耳石庭沟一面朝下，平稳放置在载玻片上，使用无影胶将整个耳石包裹，并使用紫外线灯光照射3s后，耳石固定在载玻片上；(15)将载玻片放置于徕卡DM750光学显微镜载物台上，调节LED灯光亮度使透射光照射样品，使耳石的年轮清晰显现，使用十倍物镜对耳石核心至尾端拍照，并对照片进行年轮鉴定。3.根据权利要求2所述的一种基于远东拟沙丁鱼耳石包埋及年龄鉴定的深度学习模型的构建方法，其特征在于，所述步骤(15)的年轮鉴定的具体步骤为：(151)耳石从核心产生碳酸钙晶体向外嵌入蛋白质基质当中形成环形结构，碳酸钙晶体形成的环带较为狭窄，对应耳石生长的缓慢时期，且在显微镜入射光下表现为透明带；(152)蛋白质基质形成较为宽的环带，与耳石迅速生长时期相对应，在显微镜入射光下表现为半透明带；(153)宽阔不透明的蛋白质基质与狭窄透明的碳...
【专利技术属性】
技术研发人员：张衡，杨超，韩海斌，石永闯，苏冰，相德龙，孙煜琰，商宸，刘思源，
申请(专利权)人：上海海洋大学，
类型：发明
国别省市：
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