基于魚目標(biāo)三維信息采集平臺的“類海市蜃樓現(xiàn)象”研究.pdf

1、目前中國工業(yè)和農(nóng)業(yè)正處于快速發(fā)展階段，各種技術(shù)都在日新月異地進(jìn)步，但伴隨著這些發(fā)展和進(jìn)步，一些不良影響也逐漸浮現(xiàn)出來，其中水污染的問題尤其令人關(guān)心。為解決水污染問題，首先需要對水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測，確定污染情況。目前最流行的是生物檢測方法，其中利用魚群的生物監(jiān)測方法因其具有實時性好、靈敏度高、綜合效果好的優(yōu)點，成為研究的重點。要利用魚類進(jìn)行水質(zhì)監(jiān)測，重點是對魚運動行為的跟蹤和定位。本文研究針對的單目魚目標(biāo)三維信息采集平臺就是一種利用魚類行為對水

2、質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測的系統(tǒng)平臺。該系統(tǒng)主要通過獲取魚目標(biāo)三維坐標(biāo)信息，繪制魚目標(biāo)的行為狀態(tài)和運動軌跡，從而達(dá)到利用魚類行為判斷水質(zhì)情況的目的。在該平臺中，發(fā)現(xiàn)了一種奇異的光學(xué)現(xiàn)象，稱之為“類海市蜃樓現(xiàn)象”。該現(xiàn)象是海市蜃樓現(xiàn)象的一種極限狀態(tài)，并會對魚類行為信息采集產(chǎn)生很大的影響，因此對該現(xiàn)象的研究十分必要。
　　本文結(jié)合物理學(xué)和圖像處理技術(shù)，解釋了類海市蜃樓現(xiàn)象出現(xiàn)的原因，并建立該現(xiàn)象的數(shù)學(xué)模型，通過分析該現(xiàn)象的特點，設(shè)計了消除該現(xiàn)象影響的

3、算法，優(yōu)化了魚目標(biāo)三維坐標(biāo)定位算法，提高了算法的精度和魯棒性。本文的主要工作和成果如下:
　　1.構(gòu)建了“類海市蜃樓現(xiàn)象”的數(shù)學(xué)模型。以幾何光學(xué)為基礎(chǔ)，結(jié)合成像原理、光的折射和反射原理等分析了類海市蜃樓現(xiàn)象出現(xiàn)的原因，建立其數(shù)學(xué)模型，推導(dǎo)出可能出現(xiàn)類海市蜃樓現(xiàn)象的區(qū)域。實驗表明計算的區(qū)域位置和建立的數(shù)學(xué)模型的正確性。
　　2.提出了“類海市蜃樓現(xiàn)象”影響的消除算法。根據(jù)該現(xiàn)象出現(xiàn)的特點和實驗情況，利用圖像處理技術(shù)、運動目標(biāo)檢