基于三维点云的鱼类形态表型提取研究

来源 :武汉理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:helinjue
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
随着西藏水能资源的开发和环境的恶化,野生鱼类资源每年都在不断减少,部分物种甚至面临着灭绝的风险。形态表型研究是调查与保护野生鱼类的重要基础任务,现有的表型提取方法通常基于手工或二维图像,手动测量耗时长,效率低,难以满足每年仅两个月的最佳采样期内的表型采集需求,且被测量期间长时间离水会造成鱼类的死亡,使本就稀少的野生鱼类资源雪上加霜;基于二维图像的方法获取的表型快速但又不够丰富;而基于三维点云数据的方法不仅耗时短、精度高,表型提取全面,还不会对鱼造成伤害。但是鱼类点云各部位之间的特征差异不固定,现有的分割方法会出现过度分割或分割不完全的情况。本文依托于西藏自治区农牧科学院水产科学研究所的《雅鲁藏布江渔业资源保护与利用体系构建》和《西藏鱼类种质资源保护和开发》的项目背景,构建了全球首个西藏高原鱼类三维点云数据集,提出了一种新的鱼类点云分割方法,并以此为基础搭建了高原鱼类形态表型自动提取框架,主要工作如下:1)由于西藏野生鱼类资源获取困难,现有的鱼类数据集大多数由图片、或者手工测量的表型构成,数据规模较小,信息维度较少。因此作者历时近两个月,跟随近20人的团队进藏采样,获取了总计410个鱼类点云数据,包含约40个地点,17个品种,建立了全球首个西藏高原鱼类三维点云数据集,为青藏高原的鱼类资源分布、遗传进化等研究提供数据支撑。2)由于鱼鳍相较于身体过薄,导致扫描时鱼鳍与平面背景重合,特征差异过小,现有的平面检测方法只拟合平面,经常出现鱼鳍部分误分割的问题,所以本文提出了一种基于边界的多条件生长分割方法。通过提取平面分割后的点云前景边界,以法线夹角与颜色差值为约束条件,向平面数据做生长操作,达到补全边缘的目的。相比于现有的平面检测方法,本文的方法减少了误分割情况的出现,平均1值达到97.92%,使得点云的分割更加精细。3)由于鱼类点云需要分割的各部位之间特征差异不固定,现有的点云局部分割方法会出现某一部位分割不完全的问题,本文提出了一种基于超体素的自适应加权区域生长分割算法用于模型点云的局部分割。本文基于超体素对点云做预分割处理,然后以超体素之间的法线夹角与颜色差值的加权和为生长条件,并且根据超体素之间的法线差异与颜色差异自动调节权值,使得点云各部位分割的1值平均达到79.30%,相较于现有的方法更加准确。4)针对现如今鱼类表型自动提取方法的缺失,结合本文所设计的点云分割方法,搭建了一个高原鱼类形态表型自动提取框架。以本文的点云分割方法为核心算法构建了一个鱼类表型自动提取平台,并对提取结果进行了验证。自动提取的结果与手动测量的结果之间平均相对误差为6.32%,平均绝对误差为2.77mm。对于其他动植物的表型提取方法具有借鉴意义。最后本文抽取119个鱼类个体,4个品种,提取其表型做了线性判别分析(LDA),在测试集上1值平均达到95.56%,说明本文提取的表型对鱼类分类、遗传进化等领域具有重要意义。
其他文献
随着知识经济的快速兴起,国家不断加大对出版领域知识服务的政策引导和项目支持,新兴技术的发展也为知识服务提供了有力的支撑,围绕知识服务打造知识强国已成为共识。教育出版领域积极探索知识服务转型之路,然而受传统出版思维的制约,尤其在高等教育出版知识服务领域,存在产品同质化严重、资源内容单一、产品形态僵化和技术支撑薄弱等问题,大规模雷同、千篇一律的教材教辅及课程内容的建设,造成了知识资源的浪费。用户对于个
学位
碳纤维增强树脂基复合材料(Carbon Fiber Reinforced Plastics,CFRP)具有高比强度、比刚度等特点,在航空航天和轨道交通领域的应用已从非承力构件扩展到主承力构件。CFRP层合板失效机制的复杂性取决于其组分材料(纤维、树脂、基纤界面)性能的差异性与结构设计多样性(单向铺层厚度、铺层方向等),深入理解厚薄层复合材料的物理损伤机制,建立一套能够客观有效的反映其渐进失效机制的
学位
沥青路面行车舒适且维修方便,广泛应用于高等级公路建设。然而,沥青路面建设过程中,常伴随大量有害烟气等污染物排放。尤其是热拌沥青路面的拌和和施工须在高温条件下进行,高温加热会促进沥青材料中部分挥发性有机化合物(VOCs,Volatile Organic Compound)的挥发。热拌沥青路面建养过程中大量排放的沥青VOCs,不仅影响空气质量,还对暴露在沥青烟气中的施工工人身体健康造成威胁。开展沥青路
学位
机械式自动变速器(Automatic Mechanical Transmission,AMT)具有结构简单,传动效率高的特点,采用电机与机械式自动变速器组成的单轴并联式混合动力复合传动系统可以明显提升电动车辆的换挡性能。本文以搭载AMT变速器的该构型商用车换挡过程为研究对象,以减少换挡冲击度,缩短换挡时间,提高换挡质量为目的,提出无离合器参与的换挡控制策略,并与有离合器参与换挡的换挡性能进行了对比
学位
高三复习课不同于新授课,主要是知识梳理和思维模型建构。以“卤代烃”为例,通过采用翻转课堂提高认知模型建构,融合信息化教学整合复习内容,有效提高了教学效率。信息化教学手段的使用,使得课堂变得生动而不枯燥,收到了较好的效果。
期刊
习近平总书记指出加强党的建设,必须营造一个良好的从政环境,也就是要有一个好的政治生态。随着规范党内政治生活,严肃党内纪律法规,完善党内权力监督机制等党内建设的不断深入,党内监督体系不断健全和完善,党内政治生态建设不断推进,取得了十分明显的效果。而整个政治生态的优化不仅仅限于党内监督体系的完善,还需要党内向党外监督体系的外延以凝聚制约与监督合力。人民政协民主监督作为我国政治体系监督中不可或缺的一部分
学位
船用柴油机是船舶的动力心脏,占船舶动力系统市场份额的95%以上。日趋严格的排放法规对在役船用柴油机的排放性能和寿命周期提出了严峻的挑战,降低排放的同时具备良好的燃油经济性一直是柴油机技术发展的驱动力。我国政府已颁布了《船舶发动机排气污染物排放限值及测量方法(中国第一、二阶段)》(GB15097-2016),规定自2021年7月1日起实施。大部分内河船舶的发动机有相当高比例的低负荷运行工况,并且所配
学位
贫困一直是古今中外都在努力解决的世界性难题。中国作为世界第二大经济体,在世界贫困治理工作中,发挥着十分重要的模范带头作用,率先完成了联合国千年发展目标。党的十八大提出要在2020年实现全面建成小康社会的宏伟目标,在2020年2月份召开的全国脱贫攻坚表彰大会上,习近平总书记宣布我国消灭了绝对贫困,并肯定了精准扶贫工作对于我国发展的重要意义。回顾我国贫困治理工作,发现来自媒体的声音从未缺位,大众传媒作
学位
融资难和融资贵是制约我国企业发展的重要因素。突如其来的新冠肺炎疫情,让我国企业面临着严峻的资金流断裂险境。如何以较低成本获取资金,缓解企业现金流危机,已成为企业和政府最为关注的问题。对此,一方面政府出台了一系列扶持政策,另一方面银行等金融机构也采取了相应帮扶措施,为我国企业创造了良好的融资环境。但企业融资问题的解决不能仅仅依靠外部的扶持,从企业内部破除融资难题才是解决企业融资困境,激发企业主体活力
学位
“陌生化”理论是俄国形式主义的核心概念,于1916年由文学理论家什克洛夫斯基提出,简单来说,就是在艺术创作的过程中“使事物离奇化的手法”。嘻哈音乐兴起于上世纪七十年代末期的美国纽约布朗克斯街区,是一种采用近乎说白的方式,快速地念诵一连串押韵的词句的音乐形式,并以短视频内容的形式快速传播发展。现如今,嘻哈音乐短视频正以它的时尚、激情、活力、动感来释放着自己独特的魅力,传递其独有的风格特征。“陌生化”
学位