[發(fā)明專利]一種生物視覺感知機制研究用實驗裝置

在審

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• 申請日: 2021-05-08
• 公開（公告）號: CN113311941A
• 公開（公告）日: 2021-08-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 邢強;陸古月;王爽杰;徐勝
• 申請（專利權(quán)）人: 南通大學(xué)
• 主分類號: G06F3/01
• 分類號: G06F3/01;G01L5/00
• 代理公司: 北京科家知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11427
• 代理人: 宮建華

1.一種生物視覺感知機制研究用實驗裝置，其特征在于，包括高速圖像采集與分析模塊、基于力-行為反饋的虛擬場景顯示模塊、生物力測量模塊三個模塊；

其中，所述基于力-行為反饋的虛擬場景顯示模塊包括由四塊曲面屏幕及用于搭建虛擬場景的計算機，四塊所述曲面屏幕組成一整塊封閉的圓環(huán)狀屏幕，所述圓環(huán)狀屏幕用于為生物提供不同虛擬環(huán)境的視覺信息；用于虛擬場景搭建的所述計算機安裝有能夠輸出四個視頻信號的視頻數(shù)據(jù)接口，所述計算機通過四個視頻數(shù)據(jù)接口與四塊曲面屏幕通過高清數(shù)據(jù)線相連接，所述計算機包括主機和顯示器；所述計算機通過四塊曲面屏幕所形成的圓環(huán)狀屏幕提供虛擬現(xiàn)實場景；

所述生物力測量模塊采用在標準環(huán)境的實驗力傳感檢測裝置；所述生物力測量模塊包括力學(xué)采集裝置、鉸接懸掛臂裝置和信號采集調(diào)理模塊組成；所述力學(xué)采集裝置包括扭矩力學(xué)傳感器，所述扭矩力學(xué)傳感器固定連接在鉸接懸掛臂裝置上，所述鉸接懸掛臂裝置在扭矩力學(xué)傳感器下方設(shè)置有用于固定實驗生物的粘連棒；所述信號采集調(diào)理模塊用于將力學(xué)采集裝置、扭矩力學(xué)傳感器產(chǎn)生的電信號轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號并隔離傳送到計算機，并有效地抑制設(shè)備之間信號干擾；

所述高速圖像采集與分析模塊包括高速采集工業(yè)相機，所述高速采集工業(yè)相機位于生物觀察標準環(huán)境正右方并通過GigE-USB3.0接口數(shù)據(jù)線連接計算機，所述高速采集工業(yè)相機用于對實驗觀察環(huán)境下生物飛行姿態(tài)的圖像采集，并將圖像傳送到計算機中分析生物在飛行中的空間位置以及連續(xù)時間內(nèi)偏離預(yù)設(shè)位置方向的偏航角度，該偏航角度可用于矯正生物飛行中現(xiàn)實環(huán)境下與虛擬環(huán)境下產(chǎn)生的空間位姿的偏差。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生物視覺感知機制研究用實驗裝置，其特征在于，所述計算機接收到信號采集調(diào)理模塊的信號后，將力信號變化轉(zhuǎn)換為虛擬場景中生物的位姿改變，將扭矩信號的變換轉(zhuǎn)換為虛擬場景中生物偏航角的變換，并將虛擬場景中的位姿和偏航角的變換成圖像的運動變換，且根據(jù)力信號和扭矩信號的變化率越強圖像運動變換越強，在連接正常場景的變換反饋給現(xiàn)實中的實驗生物，由此形成閉環(huán)系統(tǒng)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生物視覺感知機制研究用實驗裝置，其特征在于，所述計算機安裝有圖像采集處理軟件與高速采集工業(yè)相機所對應(yīng)的程序功能包。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生物視覺感知機制研究用實驗裝置，其特征在于，所述高速采集工業(yè)相機通過一相機支撐架支撐，所述相機支撐架包括第一底座、垂直固定在底座上的第一豎直桿及垂直于第一豎直桿的固定橫桿，所述高速采集工業(yè)相機固定在固定橫桿的自由端部，所述固定橫桿通過一第一套管套接在第一豎直桿的外側(cè)并通過一第一螺栓進行定位在第一豎直桿上。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生物視覺感知機制研究用實驗裝置，其特征在于，所述鉸接懸掛臂裝置包括鉸鏈懸臂支撐架、升降調(diào)節(jié)支撐臂和角度調(diào)節(jié)鏈接桿；所述鉸鏈懸臂支撐架包括第二底座和第二豎直桿；所述第二豎直桿豎直固定在第二底座上，所述升降調(diào)節(jié)支撐臂通過第二套管套接在第二豎直桿的外側(cè)并通過一第二螺栓定位在第二豎直桿上，所述角度調(diào)節(jié)鏈接桿轉(zhuǎn)動連接在升降調(diào)節(jié)支撐臂上，所述力度采集裝置固定在角度調(diào)節(jié)鏈接桿上。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種生物視覺感知機制研究用實驗裝置，其特征在于，所述角度調(diào)節(jié)鏈接桿與升降調(diào)節(jié)支撐臂采用棘輪機構(gòu)連接方式轉(zhuǎn)動連接。

7.根據(jù)權(quán)利要求4或5任一項所述的一種生物視覺感知機制研究用實驗裝置，其特征在于，所述第一螺栓和第二螺栓為梅花手柄型螺栓。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生物視覺感知機制研究用實驗裝置，其特征在于，所述生物力測量模塊設(shè)置為扭矩力/反力的測量模塊。