基于機(jī)器視覺的魚體運(yùn)動(dòng)模型研究.pdf

1、生物監(jiān)測技術(shù)與化學(xué)分析法相比具有先知性、預(yù)見性和警示性。利用生物監(jiān)測技術(shù)建立水環(huán)境安全預(yù)警系統(tǒng)是目前國內(nèi)外環(huán)境科學(xué)研究的熱點(diǎn)，以魚類作為水質(zhì)監(jiān)測生物載體的水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)已被開發(fā)應(yīng)用到實(shí)際工程中?，F(xiàn)有的魚類水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)機(jī)理主要通過分析魚體呼吸、弱電脈沖等生理參數(shù)進(jìn)行水質(zhì)監(jiān)測或利用傳感器獲取魚體運(yùn)動(dòng)參數(shù)進(jìn)行水質(zhì)預(yù)警。因此，快速、準(zhǔn)確獲取魚體各類參數(shù)是水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)性能優(yōu)劣的重要前提。 然而現(xiàn)有系統(tǒng)的魚體參數(shù)獲取方法復(fù)雜，且參數(shù)單一。

2、本文利用機(jī)器視覺構(gòu)建魚體運(yùn)動(dòng)模型，并對該模型進(jìn)行分析，獲取多種魚體運(yùn)動(dòng)參數(shù)，解決了參數(shù)獲取方法復(fù)雜及參數(shù)單一問題，為后續(xù)的魚類運(yùn)動(dòng)行為異常水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)提供準(zhǔn)確、豐富的參數(shù)。 本研究以魚體骨架中心線為基礎(chǔ)建立魚體運(yùn)動(dòng)模型，并通過該模型獲取魚體尾巴擺動(dòng)頻率、運(yùn)動(dòng)速度、運(yùn)動(dòng)軌跡等魚體運(yùn)動(dòng)參數(shù)。主要研究內(nèi)容包括：魚體圖像分割、魚體骨架中心線提取以及魚體運(yùn)動(dòng)模型構(gòu)建與分析。研究工作歸納如下： （1）研究了彩色圖像分割算法，針對魚體

3、圖像特征提出基于鄰域灰度差值的二維Otsu魚體圖像初次分割并綜合顏色聚類實(shí)現(xiàn)魚體圖像二次分割。通過將“硬”分割與“軟”分割算法相結(jié)合的方法實(shí)現(xiàn)魚體圖像精確分割方法研究。 （2）分析了傳統(tǒng)骨架提取算法的特點(diǎn)，提出了一種簡單快速獲取魚體骨架中心線方法研究。通過利用魚體邊界形體特征獲取魚體質(zhì)心，根據(jù)質(zhì)心計(jì)算主軸，由主軸確定魚體骨架中心的魚體骨架中心線提取方法。 （3）構(gòu)建了一個(gè)基于魚體骨架中心線的魚體運(yùn)動(dòng)模型。根據(jù)魚體運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)