面向水质监测的鱼群行为建模及异常检测方法研究

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1、浙江工业大学硕士学位论文面向水质监测的鱼群行为建模及异常检测方法研究作者姓名：黄珊珊指导教师：肖刚教授、程振波副教授浙江工业大学计算机科学与技术学院2013年4月DissertationSubmittedtoZhejiangUniversityofTechnologyfortheDegreeofMasterModelonAnomalyBehaviorofFishSchoolforWaterQualityMonitoringCandidate：ShanshanHuangAdvisor：Prof．GangXiao，A．P．ChengZhen

2、boCollegeofComputerScienceandTechnologyZhejiangUniversityofTechnologyApr．2013眦7眦4㈣4川砒m¨¨¨¨■■ImmIm4帅ZmY浙江工业大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的研究成果。除文中已经加以标注引用的内容外，本论文不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，也不含为获得浙江工业大学或其它教育机构的学位证书而使用过的材料。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本人承担

3、本声明的法律责任。作者签名：瑶潲卅日期：为Ij年箩月力’日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权浙江工业大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1、保密口，在年解密后适用本授权书。j2、不保密阢(请在以上相应方框内打“√”)作者签名：石、涧湫导师签名：日期：为l3年歹月≥弓日日期：≯I弓年岁月、j日浙江工业大学硕士学位论

4、文面向水质监测的鱼群行为建模及异常检测方法研究摘要生物水质监测技术利用水生生物对其水体环境变化而产生的生理及行为变化，实现对水体环境质量恶化趋势的预测和突发污染事件的报警。该技术能更直观地反映多种污染物在自然条件下对鱼类行为的产生影响及危害程度，是水体质量环境监测的重要技术之一。因此，如何提取有效的鱼类行为特征，并确定该行为与水体质量变化两者之间的关系，是实现生物水质在线监测方法研究中的关键重要问题。本文以鱼类群体作为水体环境的指示生物，并结合生物毒性实验，通过分析水体质量变化对鱼类群体行为产生的影响，构建了正常水质下鱼群行为的计算模型

5、，并完成了一个基于鱼群群聚行为的水质在线监测系统。主要研究内容包括：1．研究了基于图论和均匀性测度的鱼群目标分割方法。基于图论的彩色图像分割方法实现了鱼群目标的分割，以均匀性测度作为图像评价指标，结合拉普拉斯算子求得最佳的分割效果。该方法改善了边缘和纹理的效果，并提高了鱼类分割的性能。2．研究了鱼群群聚性行为特征的建模。在鱼群目标分割结果的基础上，建立了鱼群群聚性社会行为的计算模型，基于Delaunay三角网划分方法求得鱼群重心，通过分析在正常水体质量下鱼群重心和群体分布的统计数据，得到正常水质下鱼群的行为特征。3．研究了基于鱼群群聚性

6、行为特征的在线水质监测方法。在提取鱼群群聚性社会行为特征的基础上，计算出基于该特征的水质异常预警时间和阈值，通过不同的水体污染物验证了该模型的正确性。关键词：生物监测，图论，图像分割，鱼群群聚行为，行为建模，Delaunay三角网浙江工业大学硕士学位论文MODELONANOMALYBEHAVIoRoFFISHSCHOOLFORWATERQUALITYMONITORINGABSTRACTBiologicalmonitoringtechnologymakesuseofthephenomenathataquaticorganismswillc

7、hangetheirphysiologyandbehaviortoadjusttothecontaminatedenvironment，toachievetheaimofwaterqualitydeteriorationtrendforecastingandpollutionemergencywarning．Thistechnologyismoreintuitivetoreflecttheintegratedinfluenceandextentofharmonfishbehaviorundervarietyofpollutantsint

8、henaturalconditions，andmakesbiologicalmonitoringtechnologyoneofthemostimportantmeasureforwaterqualityas