鱼类群体行为特性分析及应激仿真技术研究

发布时间：2017-12-08 21:03

  本文关键词：鱼类群体行为特性分析及应激仿真技术研究

  更多相关文章： 群体行为 模拟仿真 图像处理技术 应激行为

【摘要】：在大自然中,经常会有很多性质相同的群体,比如:蜜蜂,鸟类,人类,蚂蚁等,这些群组通常若干个体组合而成,这种临时或者永久组合的群体本身代表的概念指自组织过程。这个团体中的个体可以彼此相互作用,但是个体的有限的运动和视觉能力可能会导致一个复杂的群体行为。这种复杂的群体行为,特别是个体之间的互动现象吸引了许多领域的科学家的注意力,在过去的几十年里研究群体行为和仿真可视化模拟已经逐渐成为一个热门话题。由于计算机技术的发展,学者在实地观察和实验研究的同时,还利用计算机技术进行数学建模和仿真可视化研究,这种方法已成为一种重要的研究手段。利用计算机技术对鱼类群体行为的仿真研究,可以真实地模拟现实世界中鱼类集群现象,探索鱼群聚集在一起所遵循的规则。通过计算机仿真方法可以表现鱼类的运动规律、习性和行为,能够帮助人们更直观的了解海洋生物、认识海洋生物。在水产养殖过程中研究和掌握鱼的群体行为特性,能为养殖者提供有价值的信息,但是目前对鱼的群体行为的特性以及仿真技术研究仍然处于初级阶段。本文选取具有集群习性并且对光照敏感的鲫鱼作为研究对象,对其群体运动特性进行初步探索研究,同时研究在实验室条件下,对鱼类群体行为的记录及数据提取和图像处理技术,并借鉴经典的鱼群数学模型—Boids模型,尝试建立鱼群运动模型并且应用计算机技术实现仿真可视化,帮助对鱼群运动行为特性进行分析和提取。本文主要包括以下三大部分:(1)鱼群行为数学模型及仿真可视化。首先,假设鱼的视觉范围,并通过设定不同的视觉范围能力来研究其对群体聚集行为的影响;其次,通过计算机编程仿真模拟鱼群群聚常见的三种行为形态:平行状态、圆环状态、无序状态,并实现这三种状态之间的自然转换,符合自然界鱼群群聚现象;最后,模拟实现了鱼群在遇到外来者侵袭状态下的空间分布形态的动态变化:各自集群—驱赶追逐—合拢并入—爆炸式扩散—各自集群;(2)鱼类群体游泳行为图像处理技术初步研究。通过研究鱼类行为轨迹跟踪系统软件,利用计算机图像处理技术对实验采集的视频图像进行分析处理,最终实现对鱼的跟踪,对鱼的游动速度、运动轨迹进行量化,从而研究实验条件下鱼群的游泳行为特性。(3)光照刺激条件下鱼群应激行为特性及模型仿真初步研究。通过实验研究分析光照刺激条件下鱼的趋光行为和对光照应激反应特性,并且将应激反应行为特性反馈到鱼群运动模型中,对外部环境影响下鱼群运动模型进行初步研究。
【学位授予单位】：浙江海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TP391.41;S917.4

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