基于改进YOLOv8的边缘端监测跟踪野生动物方法
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东北林业大学计算机与控制工程学院 哈尔滨 150040

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中图分类号:

TN911.7

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Edge-based wildlife monitoring and tracking method using an improved YOLOv8 model
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School of Computer Science and Control Engineering, Northeast Forestry University, Harbin 150040, China

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    摘要:

    针对野外复杂环境下边缘计算设备用于野生动物智能监测中存在的背景干扰大、目标遮挡严重、算力受限及运动轨迹非线性、续性差等关键问题,提出了一种基于YOLOv8与ByteTrack改进的轻量化多目标监测与跟踪方法。首先,在检测模块中引入通道-空间联合的全局注意力机制(GAM)来提高复杂背景下对目标特征的聚焦与抑噪能力,并设计轻量化主干网络(L-YOLOTrack),使模型参数与计算量均降低,同时强化复杂场景下的特征聚焦能力,满足嵌入式实时部署需求;其次,在跟踪模块中构建结构感知校准损失函数(SCALoss),通过几何结构约束提升遮挡条件下的定位精度,并针对非线性运动引入改进扩展卡尔曼滤波(EKF),加入自适应噪声调整机制并且扩展状态向量,增强轨迹预测的鲁棒性与连续性。实验在野生动物数据集上验证了所提方法的有效性:相比基线模型,mAP@0.5-0.95由40.1%提升至45.7%,多目标跟踪准确率(MOTA)提升14.3%,同时参数量下降9.3%,结果表明该方法在检测精度和跟踪稳定性方面均实现了显著增益,为野生动物的行为识别与动态监测提供了高效、可靠的技术支撑。

    Abstract:

    This study presents a lightweight multi-object detection and tracking system tailored for intelligent wildlife monitoring under complex field conditions. To handle background interference, occlusion and limited edge-computing resources, the proposed framework integrates an improved YOLOv8 with ByteTrack. A global attention mechanism (GAM) enhances feature focus and noise suppression, while a lightweight YOLO-based tracking backbone (L-YOLOTrack) reduces model complexity and supports real-time deployment. In the tracking stage, a structure-aware calibration loss (SCALoss) improves localization under occlusion and an enhanced extended Kalman filter (EKF) with adaptive noise adjustment strengthens trajectory continuity under nonlinear motion. Experiments on a wildlife dataset show that mAP@0.5-0.95 increases from 40.1% to 45.7%, multiple object tracking accuracy (MOTA) rises by 14.3%, and parameters decrease by 9.3%. The results demonstrate that the proposed system achieves higher detection accuracy and tracking robustness, offering an efficient and reliable solution for wildlife monitoring.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

张兴琪,杨轲然,刘劲江,宫庆超,谢永华.基于改进YOLOv8的边缘端监测跟踪野生动物方法[J].电子测量技术,2026,49(13):121-130

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