[发明专利]一种基于Walsh变换的鱼类主动声学识别方法

说明书

技术领域

本发明涉及基于主动声学的鱼类识别方法，特别涉及一种基于Walsh变换的鱼 类主动声学识别方法。

背景技术

我国海域辽阔，渔业资源丰富，对渔业资源的调查管理将直接关系到我国国民 经济的发展。熟知各种鱼类的分布及行为特征，有利于我们更好的保护渔业资源， 防止过度捕捞。同时，随着对鱼的种类的了解，对保护濒临灭绝的珍惜鱼种也具有 重要意义。由于在水下我们很难看清鱼类并估计其数量，因此调查鱼类资源的分布 非常困难。传统的拖网捕捞方式可以对鱼类的分布有一个大体的描绘，但是却破坏 影响了调查对象，使得调查结果产生一定的误差。而在渔业资源估计中最大的困难 是在对被估计对象没有影响的情况下长时间大范围的收集数据。

运用声学方法调查评估鱼类资源是国际上20世纪70年代才推广应用的新技术， 与通常的评估方法相比，水声学方法具有快速有效、调查区域广、不损害生物资源、 提供可持续数据等优点。目前在国际上挪威、英、美、日等国家都采用此种方法对 大西洋和北太平洋水域的资源进行过评估调查。该方法自1984年引入我国以来，已 成功的应用于黄海、东海鱼资源和北太平洋狭鳕资源调查，成为我国海洋渔业资源 监测与调查的重要方法之一。

对单体鱼的识别是识别整个鱼群的基础，近年来国外研究人员提出了许多单体 鱼的识别方法。例如，Jung等人(参见参考文献1：JUNGJB，JACOBSJH,DOWDING GA,etal.Initialspeciesdiscriminationexperimentswithriverine salmonids[C].ProceedingoftheInternationalJointConference.2003,2:1295-1300)对两 种不同的大马哈鱼进行宽带探测，并利用统计频谱特征，选用概率神经网络分类器 成功进行了分类。该方法需要具有很宽频带的换能器作为发射源，对设备要求较高。

众所周知，海豚可以利用声波来对猎物和敌害进行精确的识别，Harley(参见参 考文献2：HARLEYHE.EchoicObjectRecognitionbytheBottlenoseDolphin[C]. ComparativeCognition&BehaviorReviews,2008,3:46-65)模仿海豚发出的宽带信号 来对鱼体进行探测，发现相同种类的鱼的回波信号的时域信息和频域信息相对比稳 定，而不同种类的鱼的回波差异较大。该方法不仅要求宽带换能器，同时需要设计 复杂的发射信号，对设备要求高，信号处理过程复杂。

Barr等人(参见参考文献3：BARRR,COOMBSRF.Targetphase:Anextra dimensionforfishandplanktontargetidentification[J].JAcoustSocAm.2005,118 (3):1358-1371)通过提取鱼群回波的相位变化率，作为识别黑海鲂、蛇鼻鱼和磷虾等 浮游动物的特征量，开辟了利用回波的相位信息识别鱼群的新途径。Atkins等人 (ATKINSPR,COLLINST,FOOTEKG.Transmit-SignalDesignandProcessing StrategiesforSonarTargetPhaseMeasurement[J].IEEEJOURNALOFSELECTED TOPICSINSIGNALPROCESSING.JUNE2007,1(1):91-104)根据软硬界面相移不同， 通过提取磷虾的相位信息和目标强度的关系，可以识别磷虾坚硬的头部和柔软的躯 干。这两种方法均利用目标的相位信息，对设备要求非常高，并且目标的相位与鱼 群结构、鱼群与设备的距离等多种因素有关，提取相位信息要求精准的设备、环境 参数，特征不稳定，使用局限性较大。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的鱼类识别方法对设备要求高、特征不稳定， 使用局限性较大等缺陷，从而提供一种对设备要求低、快速、有效的鱼类识别方法。

为了实现上述目的，本发明提供了一种基于Walsh变换的鱼类主动声学识别方 法，采用单波束声纳发射信号以及接受回波信号，该方法包括：

步骤1)、发射单频脉冲信号，然后接收鱼体的反向散射回波信号；

步骤2)、对步骤1)所接收的鱼体反向散射回波信号进行预处理，所述预处理 包括滤波和幅度归一化处理；