鱼类游动观测实验及运动分析

论文摘要

利用仿生学原理,开发类似海豚或金枪鱼等鱼类的操纵与推进技术,以降低能耗、提高推进效率,是一个很有前途的研究方向之一。探索鱼类游动的运动机理的途径之一是通过对鱼类运动的观测,分析鱼类的运动规律与运动特性之间的关系,分析其水下推进与操纵的机理。该方向的研究无疑对仿生水下机器人的研究是十分重要的。本文叙述了鱼类游动观测及结果分析的研究过程。首先在水槽中进行鱼类游动观测实验,选择不同种类的鱼在不同流速下拍摄,采集的图像作为后续研究分析的资料,分为采集用于轨迹追踪的图像的实验和采集用作特征图像提取的图像的实验;其次追踪鱼体运动,用追踪软件跟踪鱼体上标志点,采集运动数据,对这些数据进行处理,消除误差,并建立运动的数学模型,用Matlab工具箱拟合运动数据,给出运动规律的数学表达式;最后提取鱼体运动特征图像,用VC++编写图像处理程序对游动的帧图像进行处理,提取运动鱼体的特征图像,选择轮廓图和体干曲线给出鱼体运动一周期的过程。通过本文的研究实验,证明这种方法对鱼类游动机理的研究是有效的,而且这种方法可以应用于其它运动的测量。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 鱼类游动机理实验研究现状
• 1.2.1 流场显示与测量研究方法
• 1.2.2 测量鱼体运动研究
• 1.3 课题研究的意义
• 1.4 论文主要工作
• 第2章 鱼体游动观测实验
• 2.1 引言
• 2.2 实验准备
• 2.3 观测实验过程
• 2.4 实验分析
• 2.5 实验标定
• 2.6 本章小结
• 第3章 鱼体运动追踪
• 3.1 引言
• 3.2 图像追踪软件
• 3.2.1 标定
• 3.2.2 轨迹追踪
• 3.3 软件采集数据近似处理
• 3.3.1 原始运动数据采集（绝对运动）
• 3.3.2 近似处理后运动（相对运动）
• 3.4 轨迹追踪结果
• 3.4.1 鲤鱼运动处理结果
• 3.4.2 鳟鱼运动处理结果
• 3.4.3 鲤鱼和鳟鱼运动比较
• 3.4.4 曲线拟合
• 3.5 本章小结
• 第4章 鱼体运动特征图像提取
• 4.1 引言
• 4.2 OK图像采集卡
• 4.3 图像处理
• 4.3.1 图像预处理
• 4.3.2 图像处理原理
• 4.3.3 鱼体运动特征图像提取结果
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢