基于動(dòng)態(tài)圖像理解的水質(zhì)生物監(jiān)測(cè)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(guó)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(duì)水質(zhì)及早地進(jìn)行監(jiān)測(cè),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(guò)其生態(tài)狀況的變化來(lái)反應(yīng)水質(zhì)的變化,及時(shí)地為人們提供水體早期的污染情況。生物式水質(zhì)監(jiān)測(cè)的實(shí)質(zhì)就是通過(guò)水體中生物指示器的生態(tài)狀況的變化,達(dá)到綜合評(píng)價(jià)水質(zhì)的目的。本文提出了一種基于動(dòng)態(tài)圖像理解的活體魚(yú)水質(zhì)監(jiān)測(cè)技術(shù),它結(jié)合了水質(zhì)生物監(jiān)測(cè)、計(jì)算機(jī)視覺(jué)和動(dòng)態(tài)圖像理解等技

2、術(shù),為生物式水質(zhì)實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的開(kāi)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(diǎn):
　　 1、提出了基于動(dòng)態(tài)圖像理解的生物式水質(zhì)監(jiān)測(cè)技術(shù)。通過(guò)計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)實(shí)時(shí)、連續(xù)地獲得生物式水質(zhì)監(jiān)測(cè)中用作水質(zhì)生物指示器的視頻圖像,再通過(guò)對(duì)視頻序列圖像中運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的跟蹤,提取出生物指示器的行為參數(shù),利用動(dòng)態(tài)圖像理解技術(shù)對(duì)這些行為參數(shù)進(jìn)行分析,進(jìn)而達(dá)到評(píng)價(jià)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(duì)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(qiáng)技術(shù),然后利用這些技術(shù)對(duì)視頻圖像進(jìn)行處理,為后續(xù)的處理奠定了基礎(chǔ)。對(duì)于視頻圖像處理技術(shù),本文介紹幾種運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)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(cè)技術(shù)和基于Kalman濾波器的目標(biāo)跟蹤技術(shù),實(shí)現(xiàn)對(duì)活體魚(yú)的行為軌跡進(jìn)行跟蹤。
　　 3、對(duì)用活體魚(yú)監(jiān)測(cè)水質(zhì)

4、變化的過(guò)程進(jìn)行語(yǔ)義描述及解釋。活體魚(yú)的游泳速度、游泳高度、活魚(yú)的數(shù)量等行為特征可以反應(yīng)水質(zhì)的變化,活體魚(yú)的這些行為特征又可以通過(guò)高級(jí)圖像語(yǔ)義所識(shí)別和分析。本文通過(guò)跟蹤到的活體魚(yú)的運(yùn)動(dòng)軌跡,設(shè)計(jì)和提取活體魚(yú)的行為參數(shù),并對(duì)提取出的行為參數(shù)進(jìn)行語(yǔ)義分析,進(jìn)而判斷活體魚(yú)的生態(tài)狀況。
　　 4、用活體魚(yú)作為生物式水質(zhì)監(jiān)測(cè)的生物指示器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。魚(yú)類作為水質(zhì)生物指示器具有明顯的優(yōu)勢(shì),如成本低、資源易獲取、對(duì)水質(zhì)感覺(jué)靈敏度高等優(yōu)點(diǎn),使其成為我