基于動態(tài)圖像理解的水質(zhì)生物監(jiān)測系統(tǒng)研究與應(yīng)用.pdf

1、隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,我國的水污染情況變得相當(dāng)嚴(yán)峻,嚴(yán)重影響了人民的生活和經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。因此,必須對水質(zhì)及早地進(jìn)行監(jiān)測,不能“先污染后治理”。生活在水中的生物與水息息相關(guān),能夠通過其生態(tài)狀況的變化來反應(yīng)水質(zhì)的變化,及時地為人們提供水體早期的污染情況。生物式水質(zhì)監(jiān)測的實質(zhì)就是通過水體中生物指示器的生態(tài)狀況的變化,達(dá)到綜合評價水質(zhì)的目的。本文提出了一種基于動態(tài)圖像理解的活體魚水質(zhì)監(jiān)測技術(shù),它結(jié)合了水質(zhì)生物監(jiān)測、計算機視覺和動態(tài)圖像理解等技

2、術(shù),為生物式水質(zhì)實時在線監(jiān)測系統(tǒng)的開發(fā),提供了一種新的技術(shù)和方法。
　　 論文所做的主要工作包括以下幾點:
　　 1、提出了基于動態(tài)圖像理解的生物式水質(zhì)監(jiān)測技術(shù)。通過計算機視覺技術(shù)實時、連續(xù)地獲得生物式水質(zhì)監(jiān)測中用作水質(zhì)生物指示器的視頻圖像,再通過對視頻序列圖像中運動目標(biāo)的跟蹤,提取出生物指示器的行為參數(shù),利用動態(tài)圖像理解技術(shù)對這些行為參數(shù)進(jìn)行分析,進(jìn)而達(dá)到評價水質(zhì)安全狀況的目的。
　　 2、研究了視頻圖像處理技

3、術(shù)。研究的是視頻圖像的一些預(yù)處理技術(shù)和處理技術(shù)。對于視頻圖像預(yù)處理技術(shù),本文主要介紹了典型的圖像濾波技術(shù)、平滑技術(shù)和增強技術(shù),然后利用這些技術(shù)對視頻圖像進(jìn)行處理,為后續(xù)的處理奠定了基礎(chǔ)。對于視頻圖像處理技術(shù),本文介紹幾種運動目標(biāo)檢測與跟蹤的方法。文中主要采用了典型的基于混合的高斯模型背景重建與更新技術(shù)、基于背景減法的目標(biāo)檢測技術(shù)和基于Kalman濾波器的目標(biāo)跟蹤技術(shù),實現(xiàn)對活體魚的行為軌跡進(jìn)行跟蹤。
　　 3、對用活體魚監(jiān)測水質(zhì)

4、變化的過程進(jìn)行語義描述及解釋?；铙w魚的游泳速度、游泳高度、活魚的數(shù)量等行為特征可以反應(yīng)水質(zhì)的變化,活體魚的這些行為特征又可以通過高級圖像語義所識別和分析。本文通過跟蹤到的活體魚的運動軌跡,設(shè)計和提取活體魚的行為參數(shù),并對提取出的行為參數(shù)進(jìn)行語義分析,進(jìn)而判斷活體魚的生態(tài)狀況。
　　 4、用活體魚作為生物式水質(zhì)監(jiān)測的生物指示器進(jìn)行實驗。魚類作為水質(zhì)生物指示器具有明顯的優(yōu)勢,如成本低、資源易獲取、對水質(zhì)感覺靈敏度高等優(yōu)點,使其成為我