水体安全保护中，生物监测法已经成为水质监测的基本手段之一。出于鱼的运动特征能直观、综合的反应水质指标，多个发达国家已经对本国优势鱼种进行了研究，并建立了本国优势鱼种的水质监测理论及应用体系。鲫鱼、鲢鱼、草鱼、鲤鱼是我国境内淡水环境下的四大优势鱼种，因此对该四大鱼种的水质监测机理的研究直接关系到国家的水质安全及对它们的保护和养殖，同时对于其他生物水质监测的研究具有一定的借鉴意义。　　本文研究目的在于，在已有研究的基础上，研发鱼体运动图像检测及水质监测实验平台，探索鱼体运动特征（运动距离、运动速度、运动轨迹）和水质（pH、氨氮含量、溶氧量）之间的关系，从而为四大鱼种应用于水质监测提供理论和实验依据。　　本文的研究内容包括五个部分：鱼体运动图像去噪理论分析及实验研究；鱼体运动图像检测理论及实验研究；生物水质在线监测实验平台的研究；水质与鱼体运动特性之间关系的研究；鱼体生物水质监测特性优化分析。　　本文研究方法、主要结采及结论如下：　　(1)提出了一种基于高斯混合尺度模型(GSM)的局部自适应的鱼体运动图像去噪算法，该算法采用基于小波域统计及GSM模型，通过对鱼体运动图像分块求解局部协方差矩阵的方法来有针对性地消除鱼体运动图像中的水纹噪声，经实验数据验证，本算法能够有效去除水纹噪声对鱼体运动图像的干扰。　　(2)建立了水环境下鱼体运动特征的检测理论及方法，结合图像平滑、图像锐化、运动区域及特征提取、轮廓检测等图像处理理论，研发了一套适合于污染水环境下的基于数字信号处理器(DSP)的鱼体运动特征图像检测系统，经实验验证，该系统不仅可以对污染水环境下的鱼体图像进行清晰化处理，而且可以提取鱼体轮廓特征。　　(3)针对本研究获取鱼体运动特征的需要，建立了鱼体中心检测模型及鱼体运动行为参数设定模型，研发了基于DSP平台的质心捕获实验系统，经实测数据表明，该平台可以准确获取鱼体位置、运动距离、运动速度等参数。（4）针对本研究监测水质信息的需要，研发了水质在线监测软硬件系统，该系统可以对pH、氨氮含量、溶氧量三个参数进行远程在线测量，经定标实验，三个参数的测量精度分别为5.0％、3.3%、4.0%,满足研究水质与鱼体运动特性之间关系的要求。　　（5）在研发的水质在线监测仪及鱼体图像检测理论及实验平台的支撑下，研究了水质与体重分别为0.1Kg,0.5Kg鱼体的运动特征之间的关系，建立了四大鱼体对于水质污染的耐受力指标体系，得出了鲫鱼对于水质污染耐受力最强及鱼体体重越大水质污染耐受力越强的结论。　　（6）通过对10800组实验数据的分析，建立了四大鱼种水质检测理论模型，经过比较，该模型符合Selye.H提出的环境污染物对生物形成的压力阈模型。结合压力阈模型，得出了四大鱼种的第一和第二胁迫阈值及劣V类水质的鱼体运动特征参数，为四大鱼种应用于水质监测中奠定了理论基础。　　（7）在对实验数据的进一步研究和分析中，研究发现鲤鱼对于水质的酸碱度和溶氧量参数的检测灵敏度最高，鲫鱼对于水质氨氮含量的检测灵敏度最高，得到了四大鱼种中鲤鱼和鲫鱼是最佳水质监测鱼种的结论。