基于鱼类运动行为的水质异常评价因子研究

针对利用鱼类运动行为进行异常水质评价的问题,本文对如何选取具有普遍性、全面性、代表性等特点且能够反映水环境与鱼类运动特征参数之间的主要相关性的因子进行了研究。首先通过研究水质变化对红鲫鱼运动轨迹的影响,引入基于鱼类运动轨迹的曲率、邻近特征这两个特征参数;其次分别提取正常和异常水质中红鲫鱼的速度、加速度、曲率、邻近特征4个特征参数,建立水质异常评价因子数据库;最后将不同评价因子输入支持向量机(SVM)进行分类识别,且采用ROC曲线考察鱼类运动特征参数和水质安全定性关系的准确性。实验结果表明,曲率、邻近特征作为水质评价因子明显优于速度、加速度,不但异常水质识别率达到90%以上,而且通过ROC曲线可知其建立的模型具有稳健性、普适性、高效性。

基于3D计算机视觉的鱼类行为分析研究

分析了现有鱼类生物监测系统不能全面精准地检测和描述鱼类的空间位置的缺陷,设计了一种基于3D计算机视觉的鱼类行为分析系统,以实现从三维视角对鱼类进行监测并分析鱼类的运动行为。该系统首先通过自组织背景建模方法对图像中鱼的前景进行提取,然后计算出鱼的质心位置,并由3D视觉装置的几何关系计算鱼在实际三维空间中的位置,通过跟踪得到鱼类运动的三维轨迹,最后根据鱼类运动轨迹数据计算出鱼的游动的速度和角速度,得到鱼类运动行为模式曲线。实验结果表明利用3D计算机视觉对鱼类行为进行跟踪与描述,能为鱼类活动量水平变化及鱼类活动模式改变的定量分析奠定坚实的基础。

鱼类行为监测技术应用研究

监测鱼类行为常用计算机视觉监测和声学信号监测技术两种方法,本文分析对比了这两种监测技术的应用。基于计算机视觉的鱼类行为监测技术是通过摄像机来记录鱼类的行为,但该方法存在数据处理难度大、误差大和数据不连续等缺点,主要以定性分析为主。声学标签系统是声学监测技术的一种主动识别方法,具有原位观察、定位准确、数据处理简单和数据连续性好等优点,可直接获得鱼类的二、三维运动轨迹等量化指标。基于声学标签系统的研究现状,提出了声学标签鱼类行为监测技术在渔业养殖、水利工程、水生态学等多门学科交叉的应用前景。

水生态环境健康评价方法研究

常用水生态健康评价方法选取的评价指标一般反映的是研究期间的实际情况,很难持续反映水生态环境的变化状况。水生态修复是一个漫长的动态过程,需要一种能够实时反映水生态环境健康状况及修复效果的理论技术和方法。本文在综述近几年水生态环境健康评价方法的基础上,提出对鱼类运动行为进行定性与量化,并以鱼类运动行为响应指标和鱼类敏感性水质指标作为富营养化水体的水生态修复效果评价指标,制定一套更加符合水生态环境实际情况的、有效的和可操作性强的水生态修复效果评价指标体系,为水生态环境的预警和修复效果评价提供科学参考依据。