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有害赤潮数据采集与诊断系统的设计与实现

作　者: 吕梁
导　师: 姬光荣
学　校: 中国海洋大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: 有害赤潮 J2EE框架显微图像识别角毛藻目标提取
分类号: TP274.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 37次
引　用: 1次
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内容摘要

近年来,近海海域赤潮频发,造成严重危害,引起了世界各国政府、公众和科学家的关注。鉴于赤潮对海洋环境和人类健康的负面影响,对有害赤潮的自动识别以便有效预防和快速鉴定赤潮就显得十分重要。传统的赤潮调查,一般是由海洋调查船进行现场采样,将其带回实验室,依赖经验丰富的藻类专家,依据藻种的生物形态学特征在显微镜下通过人工目视进行分类。该方法不仅费时、费力,而且需要研究者具有丰富的海洋浮游植物专业知识和分类经验,难以满足快速分析和现场监测的需求。针对这一需求,本文设计并实现了有害赤潮数据采集与诊断系统。本文在对J2EE的轻量级框架Struts、Spring和Hibernate技术深入研究的基础上,将它们按照功能层次分工并做了整合,进而实现了一种开放的、松耦合的、可以扩展的开发平台。论文详细阐述了有害赤潮数据采集与诊断系统的需求并对系统进行了详细的设计；结合现有的开发框架给出了系统各个层次的实现,详细介绍了本系统中采用Java调用C++、Matlab程序的详细实现方式；最后论文以设计、实现的有害赤潮数据采集与诊断系统为平台,对显微图像识别进行了相应的研究,针对形态多变、角毛灰度信息微弱的角毛藻,提出了一种基于灰度曲面方向角模型的角毛藻细胞目标提取方法,该方法首先建立了灰度曲面的矢量化表示模型,通过将灰度曲面法线矢量分解为水平与垂直两方向上的灰度矢量映射图像消除噪声干扰,保留角毛的方向信息,结合滤波、形态学区域填充等操作实现对角毛藻细胞提取。本文充分利用网络快速、实时性等特点建立了基于J2EE的有害赤潮数据采集与诊断系统,可对上传的数据提供远程处理、分析与反馈。该系统既可以面向各级各类海洋环境监测中心、台站和监测者,实时的对其采集的赤潮藻数据进行数据处理、给出识别结果并反馈；又可以服务于赤潮预警、预报系统,为管理者和决策者提供一定的技术支持。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
1 绪论  10-13
  1.1 研究背景  10
  1.2 国内外研究现状  10-11
  1.3 课题来源与研究意义  11-12
  1.4 论文的主要内容安排  12-13
2 基于J2EE的开发框架  13-21
  2.1 J2EE简介  13
  2.2 Struts框架  13-16
    2.2.1 Struts框架概述  13-14
    2.2.2 Struts体系结构  14-15
    2.2.3 Struts基本工作流程  15-16
  2.3 数据持久化层Hibernate  16-18
    2.3.1 Hibernate简介  16
    2.3.2 Hibernate中的核心接口  16-18
  2.4 Spring技术架构  18-20
    2.4.1 Spring简介  18-19
    2.4.2 Spring体系结构  19-20
  2.5 本章小结  20-21
3 有害赤潮数据采集与诊断系统的分析与设计  21-39
  3.1 系统需求分析  21-25
    3.1.1 问题域  21
    3.1.2 确定参与者  21
    3.1.3 确定系统责任  21-22
    3.1.4 业务流程分析  22-24
    3.1.5 非功能性需求  24-25
  3.2 系统详细设计  25-38
    3.2.1 设计目标和实现功能  25-26
    3.2.2 设计原则  26
    3.2.3 系统功能设计  26-28
    3.2.4 系统数据库设计  28-34
    3.2.5 系统技术路线和架构  34-37
    3.2.6 系统安全设计  37-38
  3.3 本章小结  38-39
4 有害赤潮数据采集与诊断系统的实现  39-54
  4.1 系统的开发平台  39
  4.2 系统实现  39-49
    4.2.1 数据库实现  39
    4.2.2 页面国际化实现  39-41
    4.2.3 表现层实现  41-42
    4.2.4 业务逻辑层实现  42-44
    4.2.5 持久层实现  44-45
    4.2.6 调用算法程序实现  45-49
  4.3 系统的部署与运行  49-53
    4.3.1 系统的部署平台  49
    4.3.2 系统的部署  49
    4.3.3 系统界面运行图  49-53
  4.4 本章小结  53-54
5 赤潮藻显微图像识别  54-65
  5.1 赤潮藻显微图像数据库的建设  54-55
  5.2 赤潮藻显微图像识别系统设计  55-57
  5.3 基于灰度曲面方向角模型的角毛藻细胞提取  57-64
    5.3.1 角毛藻生物特征分析  57-58
    5.3.2 最大类间方差二值化方法  58-60
    5.3.3 灰度图像方向角模型  60
    5.3.4 灰度曲面法线矢量映射  60-62
    5.3.5 实验结果  62-64
  5.4 本章小结  64-65
6 总结与展望  65-67
  6.1 总结  65-66
  6.2 展望  66-67
参考文献  67-70
致谢  70-71
个人简历、已发表学术论文与研究成果  71

有害赤潮数据采集与诊断系统的设计与实现

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