魚類群體行為特性分析及應激仿真技術研究.pdf

1、在大自然中，經常會有很多性質相同的群體，比如:蜜蜂，鳥類，人類，螞蟻等，這些群組通常若干個體組合而成，這種臨時或者永久組合的群體本身代表的概念指自組織過程。這個團體中的個體可以彼此相互作用，但是個體的有限的運動和視覺能力可能會導致一個復雜的群體行為。這種復雜的群體行為，特別是個體之間的互動現象吸引了許多領域的科學家的注意力，在過去的幾十年里研究群體行為和仿真可視化模擬已經逐漸成為一個熱門話題。
　　由于計算機技術的發(fā)展，學者在實地

2、觀察和實驗研究的同時，還利用計算機技術進行數學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。利用計算機技術對魚類群體行為的仿真研究，可以真實地模擬現實世界中魚類集群現象，探索魚群聚集在一起所遵循的規(guī)則。通過計算機仿真方法可以表現魚類的運動規(guī)律、習性和行為，能夠幫助人們更直觀的了解海洋生物、認識海洋生物。在水產養(yǎng)殖過程中研究和掌握魚的群體行為特性，能為養(yǎng)殖者提供有價值的信息，但是目前對魚的群體行為的特性以及仿真技術研究仍然處于初

3、級階段。
　　本文選取具有集群習性并且對光照敏感的鯽魚作為研究對象，對其群體運動特性進行初步探索研究，同時研究在實驗室條件下，對魚類群體行為的記錄及數據提取和圖像處理技術，并借鑒經典的魚群數學模型—Boids模型，嘗試建立魚群運動模型并且應用計算機技術實現仿真可視化，幫助對魚群運動行為特性進行分析和提取。本文主要包括以下三大部分:
　　(1)魚群行為數學模型及仿真可視化。首先，假設魚的視覺范圍，并通過設定不同的視覺范圍能力來

4、研究其對群體聚集行為的影響;其次，通過計算機編程仿真模擬魚群群聚常見的三種行為形態(tài):平行狀態(tài)、圓環(huán)狀態(tài)、無序狀態(tài)，并實現這三種狀態(tài)之間的自然轉換，符合自然界魚群群聚現象;最后，模擬實現了魚群在遇到外來者侵襲狀態(tài)下的空間分布形態(tài)的動態(tài)變化:各自集群—驅趕追逐—合攏并入—爆炸式擴散—各自集群;
　　(2)魚類群體游泳行為圖像處理技術初步研究。通過研究魚類行為軌跡跟蹤系統(tǒng)軟件，利用計算機圖像處理技術對實驗采集的視頻圖像進行分析處理，最終