目前我国工业和农业正处于快速发展阶段,各种技术都在日新月异地进步,但伴随着这些发展和进步,一些不良影响也逐渐浮现出来,其中水污染的问题尤其令人关心。为解决水污染问题,首先需要对水质进行监测,确定污染情况。目前最流行的是生物检测方法,其中利用鱼群的生物监测方法因其具有实时性好、灵敏度高、综合效果好的优点,成为研究的重点。要利用鱼类进行水质监测,重点是对鱼运动行为的跟踪和定位。本文研究针对的单目鱼目标三维信息采集平台就是一种利用鱼类行为对水质进行监测的系统平台。该系统主要通过获取鱼目标三维坐标信息,绘制鱼目标的行为状态和运动轨迹,从而达到利用鱼类行为判断水质情况的目的。在该平台中,我们发现了一种奇异的光学现象,我们称之为“类海市蜃楼现象”。该现象是海市蜃楼现象的一种极限状态,并会对鱼类行为信息采集产生很大的影响,因此对该现象的研究十分必要。本文结合物理学和图像处理技术,解释了类海市蜃楼现象出现的原因,并建立该现象的数学模型,通过分析该现象的特点,设计了消除该现象影响的算法,优化了鱼目标三维坐标定位算法,提高了算法的精度和鲁棒性。本文的主要工作和成果如下:1.构建了“类海市蜃楼现象”的数学模型。以几何光学为基础,结合成像原理、光的折射和反射原理等分析了类海市蜃楼现象出现的原因,建立其数学模型,推导出可能出现类海市蜃楼现象的区域。实验表明我们计算的区域位置和建立的数学模型的正确性。2.提出了“类海市蜃楼现象”影响的消除算法。根据该现象出现的特点和实验情况,利用图像处理技术、运动目标检测和追踪技术等,设计了消除该现象的算法,消除了其对鱼目标三维信息采集平台的不利影响。实验证明了算法消除干扰的有效性。3.优化了鱼目标三维坐标定位算法。结合原定位算法和类海市蜃楼现象消除算法,提出了一种去干扰的定位算法,优化了三维坐标计算,提高了算法精度,加强了算法的鲁棒性。实验表明我们的算法有良好的三维定位效果。