基于機(jī)器視覺(jué)的魚(yú)體運(yùn)動(dòng)模型研究.pdf

1、生物監(jiān)測(cè)技術(shù)與化學(xué)分析法相比具有先知性、預(yù)見(jiàn)性和警示性。利用生物監(jiān)測(cè)技術(shù)建立水環(huán)境安全預(yù)警系統(tǒng)是目前國(guó)內(nèi)外環(huán)境科學(xué)研究的熱點(diǎn)，以魚(yú)類(lèi)作為水質(zhì)監(jiān)測(cè)生物載體的水質(zhì)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)已被開(kāi)發(fā)應(yīng)用到實(shí)際工程中。現(xiàn)有的魚(yú)類(lèi)水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)機(jī)理主要通過(guò)分析魚(yú)體呼吸、弱電脈沖等生理參數(shù)進(jìn)行水質(zhì)監(jiān)測(cè)或利用傳感器獲取魚(yú)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(yú)體各類(lèi)參數(shù)是水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)性能優(yōu)劣的重要前提。 然而現(xiàn)有系統(tǒng)的魚(yú)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(jué)構(gòu)建魚(yú)體運(yùn)動(dòng)模型，并對(duì)該模型進(jìn)行分析，獲取多種魚(yú)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(wèn)題，為后續(xù)的魚(yú)類(lèi)運(yùn)動(dòng)行為異常水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)提供準(zhǔn)確、豐富的參數(shù)。 本研究以魚(yú)體骨架中心線(xiàn)為基礎(chǔ)建立魚(yú)體運(yùn)動(dòng)模型，并通過(guò)該模型獲取魚(yú)體尾巴擺動(dòng)頻率、運(yùn)動(dòng)速度、運(yùn)動(dòng)軌跡等魚(yú)體運(yùn)動(dòng)參數(shù)。主要研究?jī)?nèi)容包括：魚(yú)體圖像分割、魚(yú)體骨架中心線(xiàn)提取以及魚(yú)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(duì)魚(yú)體

3、圖像特征提出基于鄰域灰度差值的二維Otsu魚(yú)體圖像初次分割并綜合顏色聚類(lèi)實(shí)現(xiàn)魚(yú)體圖像二次分割。通過(guò)將“硬”分割與“軟”分割算法相結(jié)合的方法實(shí)現(xiàn)魚(yú)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(jiǎn)單快速獲取魚(yú)體骨架中心線(xiàn)方法研究。通過(guò)利用魚(yú)體邊界形體特征獲取魚(yú)體質(zhì)心，根據(jù)質(zhì)心計(jì)算主軸，由主軸確定魚(yú)體骨架中心的魚(yú)體骨架中心線(xiàn)提取方法。 （3）構(gòu)建了一個(gè)基于魚(yú)體骨架中心線(xiàn)的魚(yú)體運(yùn)動(dòng)模型。根據(jù)魚(yú)體運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)