魚類行為語義模型與水質預警

目錄
《智能科學技術著作叢書》序
前言
第1章 緒論 1
1.1 水體污染與水資源安全 1
1.2 常見水質監(jiān)測方法 4
1.2.1 水質的理化分析法 4
1.2.2 水質的生物式監(jiān)測法 7
1.3 基于魚類行為分析的水質監(jiān)測方法 10
1.3.1 水體污染物對魚類行為的影響 11
1.3.2 用于監(jiān)測水質的常用魚 14
1.4 生物式水質監(jiān)測系統(tǒng) 17
1.5 小結 18
參考文獻 19
第2章 魚類行為語義模型 24
2.1 引言 24
2.2 魚類個體語義行為建模 24
2.2.1 單條魚行為模型 24
2.2.2 單條魚決策模型 27
2.3 魚類群體語義行為建模 31
2.3.1 群體行為的定義和功能 31
2.3.2 群體行為數學模型 34
2.4 小結 36
參考文獻 36
第3章 魚類目標識別與跟蹤 39
3.1 引言 39
3.2 魚體目標識別方法 39
3.2.1 魚體圖像預處理 39
3.2.2 濾波方法 40
3.2.3 二維Otsu魚體圖像分割算法 44
3.2.4 基于顏色聚類的二次分割算法 47
3.3 魚體骨架中心線識別方法 49
3.3.1 骨架中心線擬合 49
3.3.2 魚體坐標的建立 49
3.3.3 魚體運動速度的獲取 50
3.3.4 魚體運動軌跡 51
3.4 魚類目標跟蹤方法 51
3.4.1 粒子濾波跟蹤原理 52
3.4.2 魚類目標動態(tài)模型 58
3.4.3 魚類目標觀測模型 61
3.4.4 魚類目標跟蹤算法實現 64
3.5 小結 68
參考文獻 68
第4章 魚類個體行為預警方法 70
4.1 引言 70
4.2 單條魚行為識別方法 70
4.2.1 狀態(tài)池神經網絡 71
4.2.2 軌跡預測模型 72
4.2.3 魚行為軌跡預測結果及其應用 74
4.3 單條魚行為決策模型 79
4.3.1 動力學決策模型 79
4.3.2 鄰近個體數量 84
4.3.3 鄰近個體活躍度 86
4.3.4 個體數量與活躍度的交互 87
4.4 基于尾頻的預警方法 89
4.4.1 尾頻建模 89
4.4.2 魚撞壁行為建模 91
4.4.3 尾頻和撞壁反映水質變化 92
4.4.4 魚尾頻在水質監(jiān)測中的應用 97
4.5 基于魚類游動軌跡的水質預警方法 99
4.5.1 軌跡相似性度量 99
4.5.2 魚類行為軌跡建模 102
4.5.3 軌跡建模在水質監(jiān)測中的應用 108
4.6 小結 110
參考文獻 110
第5章 魚類群體行為預警方法 114
5.1 引言 114
5.2 基于圖論的魚群目標分割 114
5.2.1 圖論算法原理 114
5.2.2 改進的群目標分隔算法 116
5.3 群聚行為量化模型 119
5.3.1 魚群的三角網格模型 122
5.3.2 群聚半徑和群聚數 125
5.4 基于群聚參數的水質預警方法 130
5.4.1 群聚參數的閾值 131
5.4.2 污染物對群聚行為的影響 134
5.5 群體行為量化指標 135
5.5.1 平均游動速度 136
5.5.2 極化值 137
5.5.3 最近鄰距離 139
5.6 小結 141
參考文獻 142
第6章 基于免疫模型的水質安全預警系統(tǒng) 143
6.1 引言 143
6.2 生物免疫系統(tǒng)原理 144
6.2.1 生物免疫系統(tǒng)的組織結構 144
6.2.2 生物免疫機制 146
6.2.3 生物免疫系統(tǒng)特征 148
6.2.4 水質預警免疫模型 150
6.3 基于克隆選擇原理的目標魚分割算法 155
6.3.1 克隆選擇原理 155
6.3.2 基于克隆選擇的圖像分割算法 157
6.3.3 分割實驗與結果分析 160
6.4 基于否定選擇原理的水質監(jiān)測方法 162
6.4.1 構建基因庫 163
6.4.2 計算重疊率 165
6.4.3 算法實現與實驗結果 166
6.5 小結 168
參考文獻 168
第7章 水質在線檢測預警系統(tǒng)設計與應用 171
7.1 引言 171
7.2 系統(tǒng)總體規(guī)劃 171
7.2.1 系統(tǒng)運行流程 171
7.2.2 軟件系統(tǒng)主要功能 172
7.2.3 系統(tǒng)硬件平臺 173
7.2.4 系統(tǒng)監(jiān)測水箱 174
7.3 系統(tǒng)軟件開發(fā) 176
7.3.1 系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境 177
7.3.2 數據庫設計 178
7.4 系統(tǒng)功能介紹 178
7.4.1 系統(tǒng)界面 178
7.4.2 系統(tǒng)設置 179
7.5 小結 185