[發明專利]一種基于圖像處理的動物社交網絡結構采集及分析系統及其方法

有效

• 申請號: 201611066640.8
• 申請日: 2016-11-28
• 公開（公告）號: CN106778537B
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發明（設計）人: 李風華;劉正奎;鄭毅
• 申請（專利權）人: 中國科學院心理研究所
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00
• 代理公司: 北京東方芊悅知識產權代理事務所(普通合伙) 11591
• 代理人: 彭秀麗;李鴻儒

本發明公開了一種基于圖像處理的動物社交網絡結構采集及分析系統及其方法，包括：生活場景模塊、光照裝置、圖像采集裝置和數據分析模塊，生活場景模塊用于動物進行交往活動的場所；光照裝置用于對生活場景模塊內部進行環形照射；圖像采集裝置用于對生活場景模塊內的動物活動進行圖像采集；采用圖像灰度的差值絕對值和灰度和矩陣作為基本數據，建立每只動物所有動作的參考矩陣集；通過在生活場景模塊中抽取動物像素集，建立目標矩陣；將每個目標矩陣與參考矩陣集逐一對比，獲得每只動物在生活場景模塊中的運動軌跡，最終形成動態的社會交流群體網絡。通過本發明可以形成社交網絡描述及描述整個社交網絡產生、發展演化過程的數據，適用于動物社交行為及網絡的觀察與記錄。

技術領域

本發明屬于傳統動物生活和社交研究技術領域，具體涉及一種基于圖像處理的動物社交網絡結構采集及分析系統及其方法，適用于動物社交行為及網絡的觀察與記錄，形成社交網絡描述及描述整個社交網絡產生、發展演化過程數據。

背景技術

動物的社交網絡一直是生態學、動物學、心理學等多種科學所關心的研究問題。為了研究動物自然狀態下大規模集體生活和社群交往，需要一種在對動物本身狀態干擾最小的情況下采集其生活和社交數據的有效技術。

在傳統動物生活和社交研究技術中，往往采用兩種方式對動物活動區域和社群交往行為進行跟蹤，第一種方式：向動物身體中植入傳感器；第二種方式：對動物外形進行染色。

采用第一種跟蹤方式，由于在動物身體中植入了傳感器，會對動物精神造成較嚴重創傷，影響其正常生活社交狀態，因此，使用植入傳感器技術所得動物生活社交數據難以用于研究。

采用第二種跟蹤方式，采用染色技術會對動物外形造成改變，影響其社群中其他個體與其交往時的態度和狀態，且可用顏色有限，無法追蹤大量樣本；此外，動物需重復著色以防止掉色對后期數據采集產生的影響，此種染色方式非常耗時，因此染色技術也無法用于大規模動物生活和社交研究中。

發明內容

因此，本發明為了解決大規模動物社交數據采集困難的技術問題，本發明提供了一種基于圖像處理的動物社交網絡結構采集及分析系統及其方法，可獲得動物社群社交明細數據，且數據能夠區分每一個動物主體，并在此基礎上構建動物社區整體網絡指標及圖譜。

一方面，本發明提供了一種基于圖像處理的動物社交網絡結構采集及分析系統，所述系統包括：

生活場景模塊，用于動物進行交往活動的場所；

光照裝置，設置于所述生活場景模塊中，用于對生活場景模塊內部進行環形照射；

圖像采集裝置，設置于所述生活場景模塊中，用于對所述生活場景模塊內的動物活動進行圖像采集；

數據分析模塊，與所述圖像采集裝置連接，采用圖像灰度的差值絕對值和灰度和矩陣作為基本數據，建立每只動物所有動作的參考矩陣集；通過在所述生活場景模塊中抽取動物像素集，建立目標矩陣；將每個目標矩陣與參考矩陣集逐一對比，獲得每只動物在生活場景模塊中的運動軌跡，最終形成動態的社會交流群體網絡。

所述數據分析模塊包括：

參考矩陣集生成模塊，與所述圖像采集裝置連接，獲取包含圖像灰度的差值絕對值與灰度和矩陣的矩陣集，用于建立每只動物所有動作的參考矩陣集；

播放控制模塊，與所述圖像采集裝置連接，用于從所述圖像采集裝置中獲得的原始視頻數據解壓縮并轉化為幀序列；

數據匹配模塊，與所述的參考矩陣集生成模塊和播放控制模塊連接，用于順次抽取所述播放控制模塊中所解壓縮出來的各個幀序列，并作為目標矩陣與所述參考矩陣集生成模塊中的參考矩陣進行巴氏距離或歐氏距離逐一對比，獲得目標矩陣所代表動物的匹配數據；

數據記錄模塊，用于將所述數據匹配模塊中所獲得的所有匹配數據進行保存，生成每只動物在生活場景模塊中的運動軌跡。