基于圖像特征蝦病診斷系統(tǒng)中專家系統(tǒng)的研究與開發(fā).pdf

1、目前，在水產(chǎn)動(dòng)物疾病專家診斷系統(tǒng)領(lǐng)域，需診斷的新問題和知識(shí)庫(kù)以文字方式描述為主，致使進(jìn)行診斷推理時(shí)，依據(jù)的信息和知識(shí)也只有文字描述，容易造成診斷結(jié)果的差異性和不準(zhǔn)確性。針對(duì)這種不足，本文以南美白對(duì)蝦(以下簡(jiǎn)稱蝦)為研究對(duì)象，將病蝦的圖像內(nèi)容特征和病理特征相結(jié)合來描述需診斷的新問題特征，同時(shí)在知識(shí)庫(kù)增加了蝦病圖像特征內(nèi)容，提出了結(jié)合圖像特征的蝦病案例推理專家系統(tǒng)，它是基于圖像特征的蝦病診斷系統(tǒng)一個(gè)子系統(tǒng)；基于圖像特征的蝦病診斷系統(tǒng)包括兩個(gè)

2、子系統(tǒng)，另外一個(gè)是基于內(nèi)容的蝦病圖像檢索。 南美白對(duì)蝦作為一種經(jīng)濟(jì)類水產(chǎn)動(dòng)物，是世界上的公認(rèn)的、最有養(yǎng)殖前途的優(yōu)良蝦種之一，具有適合高密度養(yǎng)殖、養(yǎng)殖周期短、肉質(zhì)佳、出肉率高、產(chǎn)量大、售價(jià)高等特點(diǎn)，近幾年我國(guó)南方地區(qū)的養(yǎng)殖規(guī)模正在逐漸擴(kuò)大。同時(shí)，蝦病的頻繁發(fā)生和領(lǐng)域?qū)＜业娜狈λ鶐淼慕?jīng)濟(jì)損失也隨之嚴(yán)重，因此蝦病困擾著對(duì)蝦養(yǎng)殖業(yè)的持續(xù)發(fā)展，成為影響對(duì)蝦養(yǎng)殖的首要因素。為了減少病害帶來的損失，除了推廣和普及魚病診斷和防治的知識(shí)外，研究

3、和開發(fā)蝦病診斷智能系統(tǒng)，使之成為養(yǎng)殖者科學(xué)養(yǎng)殖的有力助手，協(xié)助他們及時(shí)診斷與防治蝦病，同時(shí)控制流行病的爆發(fā)，更具有重要的實(shí)際意義。 人類專家對(duì)疾病的診斷是一個(gè)復(fù)雜的創(chuàng)造性思維過程，既包括邏輯性思維，又包括形象思維。而大多數(shù)魚病診斷專家系統(tǒng)都致力于研究、整理疾病專家的知識(shí)，形成推理規(guī)則，卻忽視了對(duì)疾病專家診斷過程中形象思維的模擬。而基于案例的推理方法利用以往的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)，將已有問題的解決方法加以調(diào)整和修改，用于解決當(dāng)前問題，能有效

4、模擬人類專家的形象思維。因此，本文在研究蝦病診斷問題時(shí)采用了基于案例推理的方法。 在充分的蝦病知識(shí)學(xué)習(xí)、對(duì)蝦病診斷過程的調(diào)查和需求調(diào)查的基礎(chǔ)上，本文以計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)為支撐，以人工智能理論為基礎(chǔ)，以面向?qū)ο蟮木幊碳夹g(shù)為工具，分析研究利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行蝦病診斷中的關(guān)鍵問題。 首先，對(duì)本文所用到的關(guān)鍵技術(shù)：診斷推理策略和方法、案例推理的機(jī)制、案例檢索、案例索引等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了概述。闡述了基于圖像特征的蝦病診斷系統(tǒng)將基于內(nèi)容的蝦病圖

5、像檢索與蝦病診斷專家系統(tǒng)相結(jié)合的診斷模型和思路，以及基于圖像特征的蝦病診斷系統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)。 接著，利用關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)蝦病案例庫(kù)的構(gòu)建。從基于案例推理的蝦病診斷模型角度進(jìn)一步闡述了運(yùn)用基于案例推理方法研究蝦病診斷問題的合理性和現(xiàn)實(shí)性。用基于框架的表示方法表示蝦病案例后，描述了添加新案例的兩種途徑以及系統(tǒng)案例庫(kù)、蝦病圖像庫(kù)之間的關(guān)系。為了提高蝦病案例檢索效率，利用聚類分析方法將案例庫(kù)分類，進(jìn)而組織成兩級(jí)分層結(jié)構(gòu)：抽象蝦病案例庫(kù)和

6、子蝦病案例庫(kù)。 之后，利用案例相似度匹配的方法實(shí)現(xiàn)相似案例檢索，其中定義了蝦病案例相似度計(jì)算模型和方法，結(jié)合案例庫(kù)的分層組織策略和基于內(nèi)容的蝦病圖像檢索結(jié)果，提出結(jié)合蝦病圖像檢索的蝦病案例檢索算法，給出了對(duì)檢索出的相似案例進(jìn)行修正的方法。進(jìn)行相似案例檢索時(shí)，先在抽象案例庫(kù)中檢索相關(guān)的抽象案例，然后到相應(yīng)的子案例庫(kù)中檢索相似案例。在子案例集中檢索案例時(shí)，只跟相似圖像集所對(duì)應(yīng)的案例進(jìn)行相似度計(jì)算，不僅縮小了案例搜索范圍、減小了相似度

7、計(jì)算量，而且能提高案例診斷的準(zhǔn)確率。 最后從軟件工程和知識(shí)工程的角度，描述系統(tǒng)的開發(fā)過程和實(shí)現(xiàn)技術(shù)，包括系統(tǒng)做了需求分析、系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)、知識(shí)庫(kù)設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)工具和系統(tǒng)主要功能模塊演示。開發(fā)了基于圖像特征的蝦病診斷專家系統(tǒng)，從而搭建蝦病專家系統(tǒng)研究成果向現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)力的轉(zhuǎn)化平臺(tái)，促進(jìn)蝦病診斷的智能化水平，有效解決蝦病診斷的現(xiàn)實(shí)問題。 本文采用新的方法和手段建立蝦病診斷系統(tǒng)，對(duì)蝦病診斷系統(tǒng)的研制具有理論上的指導(dǎo)意義，不僅能有效模擬蝦