[發(fā)明專利]實驗動物行為學研究輔助系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011325002.X
• 申請日: 2020-11-24
• 公開（公告）號: CN112653988B
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 范磊;梁博云;徐玲;劉京
• 申請（專利權(quán)）人: 華中科技大學同濟醫(yī)學院附屬協(xié)和醫(yī)院
• 主分類號: H04W4/02
• 分類號: H04W4/02;H04W4/029;G06V20/40;G06V40/20;G06F16/783;A01K29/00
• 代理公司: 武漢帥丞知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42220
• 代理人: 朱必武

本發(fā)明公開一種實驗動物行為學研究輔助系統(tǒng)，包括用于設(shè)置在被研究動物身上的若干個主干通信點和若干支節(jié)通信點；還包括具有固定的絕對位置的三個以上的定位通信基站，所述的主干通信點、支節(jié)通信點均通過無線電與定位通信基站電性連接，每一個主干通信點、若干支節(jié)通信點、定位通信基站均具有固定的id編號，所述的定位通信基站用于向每一個主干通信點、支節(jié)通信點發(fā)出輪詢的請求信號，還用于接收每一個主干通信點、支節(jié)通信點的返回信號并且至少記錄返回信號獲取的時間；所述的定位通信基站均與運算中心b固定電性連接；所述的運算中心用于計算若干個主干通信點和若干支節(jié)通信點絕對位置，模擬被研究動物的時序動態(tài)移動圖。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及實驗動物行為學研究輔助系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在相關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)中記載的動物行為學研究的對象包括動物的溝通行為、情緒表達、社交行為、學習行為、繁殖行為、飲食活動、肢體活動(如動物出現(xiàn)瘙癢時的抓癢次數(shù)，足底刺激之后的舔足活動等)等。在相關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)中，一種實驗動物行為學監(jiān)測系統(tǒng)，其包括有老鼠籠和固定安裝于老鼠籠正上方的攝像頭，所述攝像頭電性連接有控制器，所述控制器的內(nèi)部固定設(shè)置有視頻解碼芯片、FPGA主板和FPGA數(shù)據(jù)處理芯片；所述攝像頭進行視頻采集，所述視頻解碼芯片對攝像頭采集的視頻進行格式轉(zhuǎn)換，所述FPGA主板對視頻數(shù)據(jù)生成圖像序列，所述FPGA數(shù)據(jù)處理芯片進行背景模型的提取，以及進行動物目標檢測，同時不斷進行背景模型更新和前景目標映射，所述FPGA數(shù)據(jù)處理芯片采用二值化映圖檢測得到動物目標識別，動物目標識別的不斷進行，進而進行動物目標跟蹤，所述FPGA數(shù)據(jù)處理芯片建立動物運動序列，并從物運動序列中進行特征提取，根據(jù)提取的特征進行視頻的分割，對分割的視頻進行動作識別和動作分類；其關(guān)鍵的是所述FPGA數(shù)據(jù)處理芯片采用的二值化映圖檢測，通過對現(xiàn)在時的背景模型與前景的背景模型的像素點的比較以及計算出灰度差值，得到動物目標識別。

所述特征提取包括時空特征、變換區(qū)域特征和描述性特征，時空特征具體為速度、角速度、朝向、角度特征，變換區(qū)域特征具體為運動時的姿態(tài)特征，描述性特征是對時空特征、變換區(qū)域特征進行的語言描述。所述視頻的分割將連續(xù)的視頻序列分割N個獨立的行為段,每個行為段中有且僅有一種有意義的行為式。所述FPGA數(shù)據(jù)處理芯片根據(jù)動作識別和動作分類計算出動物的自主活動量,包括靜止時間的時間段，每個時間段的時間長度，總體靜止時間的長度、活動總路程、總時間、平均速度、以及四周活動的路程、持續(xù)時間、平均速度、進入次數(shù)、靜止時間，中心活動的路程、持續(xù)時間、平均速度、進入次數(shù)、潛伏期、靜止時間指標，上述的技術(shù)核心目的在于對動物進行不間斷的進行監(jiān)測，不需要工作人員頻繁的去觀察記錄，計算出動物的自主活動量,包括靜止時間的時間段，每個時間段的時間長度，總體靜止時間的長度、活動總路程、總時間、平均速度、以及四周活動的路程、持續(xù)時間、平均速度、進入次數(shù)、靜止時間，中心活動的路程、持續(xù)時間、平均速度、進入次數(shù)、潛伏期、靜止時間指標。

客觀上，上述的技術(shù)確實可對動物進行不間斷的進行監(jiān)測，不需要工作人員頻繁的去觀察記錄，并且也能在一定程度上達到計算出動物的自主活動量的目的。但是在實際應(yīng)用中，上述的技術(shù)存在很多的缺陷，比較突出的有，上述技術(shù)中實驗動物在老鼠籠內(nèi)被關(guān)押，所以才可以保證攝像頭能夠獲取清晰的圖像，以支持其圖像處理和特征提取等功能的實現(xiàn)，然而，在應(yīng)用中對在外的野外動物(比如，蝙蝠)的行為學研究需求更加急切，在這種情況中，現(xiàn)有技術(shù)是完全不能滿足需要的。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有的技術(shù)存在的不足,本發(fā)明提供實驗動物行為學研究輔助系統(tǒng)。

為了實現(xiàn)本發(fā)明目的，本發(fā)明采用了如下的技術(shù)方案：