收藏本站
《宁波大学》 2017年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于双摄像机视频的生物水质预警系统的研究

余祥瑞  
【摘要】:近年来,国内外水域污染事件屡屡发生,对水生生物、人类用水等方面造成了很大的影响。因此,如何及时准确地监测水质的变化成为当前的一个研究热点。以往的水质监测主要是通过理化试验来分析水质状况,虽然这种方法可以定量的检测出水质中污染物的含量,但是整个过程耗时比较长,不适用于实时的水质监测。为解决这种方式的不足,一种生物式水质监测方法被提出。这种方法主要是通过生物的行为变化来分析水质状况,实时性较强,能够快速准确地反映水质的变化。本文提出了基于双摄像机视频的生物水质预警的方法,实现了对鱼群、个体的同时监测,分析它们在不同水质环境下的三维行为的变化。主要的研究内容和结果如下:1.设计能够同时监测单条鱼、鱼群的行为变化的硬件平台。采用循环水体的方式,保证了单条鱼和鱼群处于同种水质环境下,同时采用双摄像机进行拍摄,获得鱼群以及单条鱼在不同水质情况下的三维行为信息。2.采用基于高斯背景建模的方法对采集的视频图像进行背景建模,利用中值滤波以及生物形态学方法等图像处理手段对图像进行处理,最终获得目标检测结果。实验结果表明,外界噪声的干扰得到很好地处理,获得目标结构较完整。3.采用了两种不同的方法对个体鱼或鱼群进行跟踪。对个体鱼,直接采用质心跟踪方法进行目标匹配;而对于鱼群,则采用Kalman滤波算法和最近邻数据关联算法进行跟踪。针对鱼群跟踪中易出现的目标重叠现象,建立复合目标继续跟踪;对鱼群跟踪中的分离现象,依照约束函数进行目标匹配。实验结果表明目标跟踪误差较小,在目标重叠、分离情况下仍然可以实现准确地跟踪。4.对个体鱼、鱼群的三维运动特征进行量化,分别获取了鱼群的群体行为信息(平均速度、平均距离、速度方差、方向一致性以及逃逸行为)以及个体鱼的个体行为信息(速度、加速度、转向次数)。对比了不同水质环境下三维行为参数的变化,同时又对比了不同水质环境下三维行为参数和二维行为参数变化的差异性。结果表明,有毒情况下鱼群行为变化明显,波动较大,并且三维行为参数在不同环境下的变化差异更明显于二维行为参数。5.将正常情况下、有毒环境下的单条鱼和鱼群的行为参数作为正负样本集,利用基于PSO-SVM模型对样本集进行训练,然后对预测数据进行预测分类。对比了固定参数、交叉验证优化参数以及利用PSO算法优化参数的SVM模型的分类精度,然后又用PSO-SVM模型分别对三种参数进行训练分类,分别为二维鱼群行为参数、三维鱼群行为参数、单条鱼和鱼群的混合三维行为参数。实验结果表明基于PSO参数优化的SVM分类精度最高,基本稳定在93%左右;采用单条鱼和鱼群的混合三维行为参数的分类最佳,二维鱼群行为参数分类最差。
【学位授予单位】:宁波大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:S959;TP391.41

【相似文献】
中国期刊全文数据库 前3条
1 张建;李宗南;张楠;谢静;贺立源;;基于实测数据的作物三维信息获取与重建方法研究进展[J];华中农业大学学报;2013年04期
2 胡正一,王晓云,李茹,王钢;显微设备与摄像机的简易配套使用方法[J];安徽农业技术师范学院学报;1997年03期
3 王炳云;;综合参数法评价木材材性[J];林业科技开发;1990年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 杨雪发;;工业摄像机镜头选用与调整[A];中国计量协会冶金分会2008年会论文集[C];2008年
2 李立峰;谷慧茹;;三维运动捕捉康复诊疗评估信息系统的探讨[A];中国生物医学工程进展——2007中国生物医学工程联合学术年会论文集(下册)[C];2007年
3 杨雪发;;工业摄像机镜头选用与调整[A];2008全国第十三届自动化应用技术学术交流会论文集[C];2008年
4 王继春;;高空摄像机镜头的设计[A];2006年全国光电技术学术交流会会议文集(B 光学系统设计与制造技术专题)[C];2006年
5 王智灵;陈宗海;周露平;;基于多信息层次的鲁棒背景建模方法[A];2007系统仿真技术及其应用学术会议论文集[C];2007年
6 吴延禧;方兴;;于文革投掷铁饼的三维运动分析[A];第六届全国运动生物力学学术会议论文摘要汇编[C];1988年
7 李霞;董雁冰;王亚辉;王俊;;空间光学辐射背景建模研究[A];2007年光电探测与制导技术的发展与应用研讨会论文集[C];2007年
8 何强;林宏基;;基于蚁群算法的自适应背景建模[A];第十一届中国体视学与图像分析学术会议论文集[C];2006年
9 岳卫亚;;人体三维运动影像解析环节角的概念与计算方法[A];第十三届全国运动生物力学学术交流大会论文汇编[C];2009年
10 罗飞路;姬涛;陈棣湘;;统计检验在摄像机成像误差修正中的应用[A];1995年中国智能自动化学术会议暨智能自动化专业委员会成立大会论文集(下册)[C];1995年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 ;东方新锐 让三维运动捕捉实时化[N];中国计算机报;2003年
2 本报记者 邓健;摄像机市场:“网络”声音大,“模拟”出货多[N];计算机世界;2008年
3 记者 颜亮;新一代摄像机用光盘代替录像带[N];新华每日电讯;2004年
4 四川 锦城;闭路监控电视系统摄像机镜头的选择[N];电子报;2006年
5 崔学敬;功能和构成[N];中国电脑教育报;2003年
6 曾庆祝;拍摄家庭聚会[N];中国电脑教育报;2004年
7 江苏 张俭 司大剑;虚拟演播室技术及故障排查(上)[N];电子报;2012年
8 harley 曾庆祝;拍摄自己的贺岁大片[N];电脑报;2003年
9 ;婚庆拍摄全攻略[N];电脑报;2004年
10 亿哥哥 赵欣欣;DV,要如何保养?[N];中国计算机报;2002年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王化平;微纳操作机器人细胞三维组装方法研究[D];北京理工大学;2015年
2 赵杨;面部三维运动定量分析系统的研制及面部三维测量指标研究[D];北京协和医学院;2016年
3 李阳;基于深度摄像机的三维场景表面重建关键技术研究[D];浙江大学;2015年
4 李军;三维GIS空间数据模型及可视化技术研究[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2000年
5 陈成;基于视频的人体三维运动恢复相关技术研究[D];浙江大学;2009年
6 张春森;序列立体图象三维运动物体定位与跟踪[D];武汉大学;2004年
7 杜鹏;可变形物体的三维统计可变形模型构建及其在物体重建和运动识别中的应用[D];中国科学技术大学;2011年
8 金刚;三维扫描仪中三维信息获取理论与技术研究[D];华中科技大学;2002年
9 黄文清;基于单目视觉的非刚体三维运动分析[D];浙江大学;2007年
10 叶焕倬;三维运动目标的数据组织与管理[D];武汉大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 余祥瑞;基于双摄像机视频的生物水质预警系统的研究[D];宁波大学;2017年
2 赵艳;基于RGB彩色和深度信息的三维运动重建研究[D];西安工业大学;2015年
3 胡畔;基于单一二维照片的三维模型重建研究[D];上海交通大学;2015年
4 刘雅琪;基于图像的三维唐代服饰重现技术的研究与开发[D];西安工程大学;2015年
5 闫晓萌;基于稀疏逼近的非刚体三维运动重建研究[D];浙江理工大学;2016年
6 兰太寿;电磁式电器三维测试系统设计及三维动态特性研究[D];福州大学;2014年
7 代俣西;基于对偶四元数的三维运动估计研究[D];南京航空航天大学;2016年
8 黄锦诚;基于三维相机的三维地图创建与优化的关键技术研究[D];湖南大学;2015年
9 李晨;三维成型系统的四轴联动控制及双温度预测反馈研究[D];西安科技大学;2016年
10 钟卓;重磁正反演的三维可视化方法研究[D];东北师范大学;2011年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026