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“红外热成像+计算机视觉”动物行为研究技术(二)

2020.4.15

 

为了保证红外热成像相机能够在复杂多变的自然环境下正常工作,WIC相机配备了专业的室外防护罩及安装支架和配件。防护罩具备IP67的防护等级(最高的防尘等级和仅次于长时间浸泡的防水等级),并内置了加热系统和锗窗(锗元素化学性质较为稳定且在远红外波段透光性较好),因此能够出色应对灰尘、雨雪、冰冻等恶劣天气。

      

一款优秀的产品离不开友好的软件。WIC相机配备出色的专业的热成像采集和分析软件——Coreplayer。除了能够自动识别和配置地址,快速稳定地连接相机外,Coreplayer还包含多种调色板和测量工具,实现了点、线、面的动态测量和直观呈现。

 

拍摄图片展示:

      

对于研究动物行为的学者,尤其是昆虫学家,怎样观察动物的行为是个令人头大的难题。野外观察更难,主要在于定位个体和整个生命周期的持续观察。当研究者需要对行为做定量分析时难度又增加了一层。所以近年来,工业领域的机器视觉和计算机视觉被用来克服上述动物行为学研究中碰到的现实问题,进一步揭示动物的行为模式。

 计算机视觉是指用摄影机和计算机代替人眼,对目标进行识别、跟踪和测量,并进一步处理获取的图像,从中获取信息。计算机视觉结合了机器视觉和图像分析技术,目标是从图像中获取物理对象的明确而有意义的描述。机器视觉通常用在工业和机器人领域,而图像分析技术指的是2D图像的算法分析和图像的转换(旋转等)。对于动物行为学研究,另一个关键的描述是物理对象的运动。如下图,C. Ferrario等人为研究不同浓度的杀虫剂毒死蜱(CPF)对大型溞游泳行为的影响,便使用了行为观测中常见的运动时间、距离和速率等参数。

 

以“计算机视觉”为基础的动物行为观测系统由动物行为分析软件、动物活动室/池、摄像头等组成,通过数码摄像头录制数码视频,并通过软件在计算机上根据反差法(彩色或黑白)原理对视频中的目标动物进行行为分析。

 

 
可用于单目标动物行为观测分析和多目标动物行为观测分析,可以对多孔板中的动物、迷宫、野外开阔区域、鱼缸(池)、动物笼舍中的动物如昆虫、鱼类、爬行类、啮齿类或其他动物及野外动物的行为视频进行分析。

可获得数10种行为学参数,包括活动时间与非活动时间、运行速度、加速度、移动距离、移动方向、在某一区域的逗留时间、在某一区域的出现次数及对兴趣点的接触次数等。

 

“红外热成像+计算机视觉”动物行为研究系统充分利用了工业领域的成熟技术,可同时用于昆虫等动物行为学、生理学等领域,既能获取基本的形态学参数,又能通过体温变化得出大量生物学信息。


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