本文關(guān)鍵詞：魚類群體行為特性分析及應(yīng)激仿真技術(shù)研究

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【摘要】：在大自然中,經(jīng)常會(huì)有很多性質(zhì)相同的群體,比如:蜜蜂,鳥類,人類,螞蟻等,這些群組通常若干個(gè)體組合而成,這種臨時(shí)或者永久組合的群體本身代表的概念指自組織過(guò)程。這個(gè)團(tuán)體中的個(gè)體可以彼此相互作用,但是個(gè)體的有限的運(yùn)動(dòng)和視覺(jué)能力可能會(huì)導(dǎo)致一個(gè)復(fù)雜的群體行為。這種復(fù)雜的群體行為,特別是個(gè)體之間的互動(dòng)現(xiàn)象吸引了許多領(lǐng)域的科學(xué)家的注意力,在過(guò)去的幾十年里研究群體行為和仿真可視化模擬已經(jīng)逐漸成為一個(gè)熱門話題。由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,學(xué)者在實(shí)地觀察和實(shí)驗(yàn)研究的同時(shí),還利用計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行數(shù)學(xué)建模和仿真可視化研究,這種方法已成為一種重要的研究手段。利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)魚類群體行為的仿真研究,可以真實(shí)地模擬現(xiàn)實(shí)世界中魚類集群現(xiàn)象,探索魚群聚集在一起所遵循的規(guī)則。通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真方法可以表現(xiàn)魚類的運(yùn)動(dòng)規(guī)律、習(xí)性和行為,能夠幫助人們更直觀的了解海洋生物、認(rèn)識(shí)海洋生物。在水產(chǎn)養(yǎng)殖過(guò)程中研究和掌握魚的群體行為特性,能為養(yǎng)殖者提供有價(jià)值的信息,但是目前對(duì)魚的群體行為的特性以及仿真技術(shù)研究仍然處于初級(jí)階段。本文選取具有集群習(xí)性并且對(duì)光照敏感的鯽魚作為研究對(duì)象,對(duì)其群體運(yùn)動(dòng)特性進(jìn)行初步探索研究,同時(shí)研究在實(shí)驗(yàn)室條件下,對(duì)魚類群體行為的記錄及數(shù)據(jù)提取和圖像處理技術(shù),并借鑒經(jīng)典的魚群數(shù)學(xué)模型—Boids模型,嘗試建立魚群運(yùn)動(dòng)模型并且應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)仿真可視化,幫助對(duì)魚群運(yùn)動(dòng)行為特性進(jìn)行分析和提取。本文主要包括以下三大部分:(1)魚群行為數(shù)學(xué)模型及仿真可視化。首先,假設(shè)魚的視覺(jué)范圍,并通過(guò)設(shè)定不同的視覺(jué)范圍能力來(lái)研究其對(duì)群體聚集行為的影響;其次,通過(guò)計(jì)算機(jī)編程仿真模擬魚群群聚常見(jiàn)的三種行為形態(tài):平行狀態(tài)、圓環(huán)狀態(tài)、無(wú)序狀態(tài),并實(shí)現(xiàn)這三種狀態(tài)之間的自然轉(zhuǎn)換,符合自然界魚群群聚現(xiàn)象;最后,模擬實(shí)現(xiàn)了魚群在遇到外來(lái)者侵襲狀態(tài)下的空間分布形態(tài)的動(dòng)態(tài)變化:各自集群—驅(qū)趕追逐—合攏并入—爆炸式擴(kuò)散—各自集群;(2)魚類群體游泳行為圖像處理技術(shù)初步研究。通過(guò)研究魚類行為軌跡跟蹤系統(tǒng)軟件,利用計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)對(duì)實(shí)驗(yàn)采集的視頻圖像進(jìn)行分析處理,最終實(shí)現(xiàn)對(duì)魚的跟蹤,對(duì)魚的游動(dòng)速度、運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行量化,從而研究實(shí)驗(yàn)條件下魚群的游泳行為特性。(3)光照刺激條件下魚群應(yīng)激行為特性及模型仿真初步研究。通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究分析光照刺激條件下魚的趨光行為和對(duì)光照應(yīng)激反應(yīng)特性,并且將應(yīng)激反應(yīng)行為特性反饋到魚群運(yùn)動(dòng)模型中,對(duì)外部環(huán)境影響下魚群運(yùn)動(dòng)模型進(jìn)行初步研究。
【學(xué)位授予單位】：浙江海洋大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TP391.41;S917.4

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本文編號(hào)：1267806