專利名稱：白鼠行為測(cè)定實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及動(dòng)物行為測(cè)定實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，具體涉及一種白鼠行為測(cè)定實(shí)驗(yàn) 系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
藥物成癮是一種慢性復(fù)發(fā)性腦病，主要表現(xiàn)為對(duì)成癮性藥物的強(qiáng)迫用 藥行為及用藥量的不可控制性。導(dǎo)致成癮的原因包括正性強(qiáng)化因素(如欣 快感、獎(jiǎng)賞效應(yīng)等)、負(fù)性強(qiáng)化因素(如逃避現(xiàn)實(shí)、減輕戒斷癥狀等)及 條件性強(qiáng)化因素。目前研究認(rèn)為成癮性藥物帶來的獎(jiǎng)賞效應(yīng)是誘發(fā)精神依 賴、導(dǎo)致強(qiáng)迫性覓藥行為和復(fù)吸的最主要原因之一。為從不同角度模擬人 的莧藥行為，反應(yīng)藥物的正性強(qiáng)化效應(yīng)，目前已有多種評(píng)價(jià)藥物依賴的動(dòng) 物行為藥理學(xué)模型，發(fā)展較為成熟的主要包括自身給藥
(self-administration, SA)、 藥凈勿l岸另l！ (drug discrimination, DD)、條{牛 性位置偏愛(conditioned place preference,簡稱CPP )實(shí)驗(yàn)以及運(yùn)動(dòng)活性
(locomotor activity, LA)測(cè)定。因此，能對(duì)白鼠自動(dòng)進(jìn)行行為測(cè)定的實(shí) 驗(yàn)系統(tǒng)的建立，對(duì)藥物依賴研究具有極其重要的輔助作用。
然而，目前國內(nèi)外應(yīng)用的白鼠行為測(cè)定實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)普遍采用光電管自動(dòng) 計(jì)數(shù)裝置，存在實(shí)驗(yàn)獲取的信息指標(biāo)單一、實(shí)驗(yàn)過程中不能觀察白鼠活動(dòng) 狀況等缺陷。
隨著數(shù)字媒體技術(shù)與計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)的發(fā)展，使得采用計(jì)算機(jī)視覺技 術(shù)對(duì)視頻輸入器視場(chǎng)內(nèi)的動(dòng)物行為進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別與測(cè)定成為可能。但如何構(gòu)建并實(shí)現(xiàn)高準(zhǔn)確性、高自動(dòng)化、高計(jì)算效率、而又能滿足白鼠生物實(shí)驗(yàn) 環(huán)境特殊要求的白鼠行為測(cè)定系統(tǒng)， 一直是當(dāng)前的技術(shù)難點(diǎn)與設(shè)計(jì)難點(diǎn)。 例如，如何消除白鼠活動(dòng)留下的尿液對(duì)行為測(cè)定的影響，如何準(zhǔn)確跟蹤白 鼠不同行為狀態(tài)時(shí)的位置，如何保持實(shí)驗(yàn)環(huán)境的低噪聲與低照度等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了 一種白鼠行為測(cè)定實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，釆用硬件裝置和軟件兩部 分相結(jié)合，可在低噪聲、低照度條件下進(jìn)行條件性位置偏愛實(shí)驗(yàn)，該實(shí)驗(yàn) 系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)周期可控，即使有尿液也可準(zhǔn)確獲取多項(xiàng)白鼠特征數(shù)據(jù)，并全 程監(jiān)控白鼠行動(dòng)軌跡。
一種白鼠行為測(cè)定實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，主要由硬件裝置和白鼠視頻跟蹤測(cè)定系 統(tǒng)兩部分組成，所述的硬件裝置包括箱體、置于箱體內(nèi)的動(dòng)物活動(dòng)盒、置
于箱體頂部的照明裝置和與箱體相連通的新風(fēng)系統(tǒng)；所述的白鼠視頻跟蹤 測(cè)定系統(tǒng)由系統(tǒng)硬件和系統(tǒng)軟件組成，系統(tǒng)硬件包括視頻輸入器、圖像采 集卡和計(jì)算機(jī)，視頻輸入器通過視頻線連接計(jì)算機(jī)并置于箱體頂部，圖像 采集卡、系統(tǒng)軟件安裝在計(jì)算機(jī)上，系統(tǒng)軟件包括以下模塊圖像采集、 參數(shù)設(shè)置、軌跡追蹤、背景建模、特征數(shù)據(jù)計(jì)算、結(jié)果格式化顯示和保存。
所述的箱體為隔音箱體，可采用1 ~4mm厚的隔音板來制備隔音箱 體，比如一種由深圳華蝶隔音材料有限公司生產(chǎn)的型號(hào)為epl00的高分子 高效隔音板材，其具有高效隔音性能，耐水、耐老化、耐候、抗臭氧，防 火級(jí)為難燃2級(jí)。
所述的新風(fēng)系統(tǒng)可選用本領(lǐng)域通用的現(xiàn)有產(chǎn)品，優(yōu)選背景噪音可控制 在30分貝UB)以下的新風(fēng)系統(tǒng)，以便為動(dòng)物提供正常的活動(dòng)環(huán)境，免 受噪音的干擾。
所述的照明裝置可以是現(xiàn)有的陣列式發(fā)光二極管(LED)或其它用于
6照明的照明裝置；陣列式發(fā)光二極管作為照明裝置時(shí)可均勻分布在視頻輸 入器四周，通過可控的陣列式發(fā)光二極管控制動(dòng)物活動(dòng)盒的亮度，可根據(jù) 實(shí)驗(yàn)的實(shí)際需要調(diào)節(jié)置于箱體底部的動(dòng)物活動(dòng)盒的平均照度<20勒克司 (Lux)，為動(dòng)物提供正常的活動(dòng)環(huán)境。
所述的動(dòng)物活動(dòng)盒置于視頻輸入器的圖像采集范圍內(nèi)即可，優(yōu)選位于 視頻輸入器的正下方，便于采集動(dòng)物活動(dòng)盒內(nèi)各動(dòng)物的運(yùn)動(dòng)系列圖像。
所述的動(dòng)物活動(dòng)盒由若干個(gè)穿梭盒組成，每一個(gè)穿梭盒中間設(shè)有一活 動(dòng)的隔板，該隔板訓(xùn)練階段為封閉型隔板，測(cè)試階段為通道型隔板，將穿 梭盒分隔為第一盒子和第二盒子，其中第一盒子四周和底面均為白色，且 底面光滑，第二盒子四周和底面均為黑色，且底面鏤刻成網(wǎng)格。
所述的穿梭盒可選用聚氯乙烯(PVC)材料來制備。
所述的視頻輸入器、圖像采集卡、計(jì)算機(jī)和視頻輸入線均可采用直接 購置的標(biāo)準(zhǔn)化器件。
所述的白鼠視頻跟蹤測(cè)定系統(tǒng)的系統(tǒng)軟件為面向白鼠的行為學(xué)視頻 自動(dòng)測(cè)定軟件，適用于專門實(shí)驗(yàn)箱的白鼠行為視頻的測(cè)定。
白鼠行為測(cè)定實(shí)驗(yàn)階段采集的動(dòng)物運(yùn)動(dòng)系列圖像可采用白鼠視頻跟 蹤測(cè)定系統(tǒng)來測(cè)定受試白鼠的位置偏愛、運(yùn)動(dòng)活性和探索行為等指標(biāo)，這 些指標(biāo)可通過受試白鼠的特征數(shù)據(jù)來表現(xiàn)。
白鼠視頻跟蹤測(cè)定系統(tǒng)進(jìn)行白鼠行為視頻測(cè)定的步驟如下
(I)安裝白鼠視頻跟蹤測(cè)定系統(tǒng)的系統(tǒng)硬件；
(II )安裝白鼠視頻跟蹤測(cè)定系統(tǒng)的系統(tǒng)軟件，將欲執(zhí)行白鼠行為視 頻測(cè)定系統(tǒng)軟件的程序存入計(jì)算機(jī)的程序存儲(chǔ)器中；
(III)啟動(dòng)白鼠視頻跟蹤測(cè)定系統(tǒng)的運(yùn)行程序，此運(yùn)行程序根據(jù)設(shè)備 廠家提供的使用視頻輸入器、圖像采集卡、計(jì)算機(jī)的初始化要求設(shè)置好初 始化數(shù)值，運(yùn)行程序根據(jù)這些初始化數(shù)值分別對(duì)白鼠-現(xiàn)頻跟蹤測(cè)定系統(tǒng)的 系統(tǒng)硬件進(jìn)行初始化，包括視頻輸入器、圖像采集卡、計(jì)算機(jī)的初始化；視頻輸入器的初始化為設(shè)定白鼠視頻跟蹤測(cè)定系統(tǒng)的視頻測(cè)定視場(chǎng)，設(shè)定
白鼠視頻跟蹤測(cè)定系統(tǒng)的采樣周期；
所述白鼠視頻跟蹤測(cè)定系統(tǒng)的視頻測(cè)定視場(chǎng)為若干個(gè)穿梭盒所在的 區(qū)域；
(IV)白鼠視頻跟蹤測(cè)定系統(tǒng)的視頻輸入器根據(jù)預(yù)先設(shè)定的采樣周期 采集視頻測(cè)定視場(chǎng)內(nèi)的動(dòng)物按時(shí)間順序產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)系列圖像并記錄相對(duì) 應(yīng)的采集時(shí)間，視頻輸入器將采集到的運(yùn)動(dòng)系列圖像數(shù)據(jù)輸入到圖像采集 卡；
(v)圖像采集卡對(duì)運(yùn)動(dòng)系列圖像數(shù)據(jù)按時(shí)間順序進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，使 視頻信號(hào)變成數(shù)字圖像數(shù)據(jù)，并將數(shù)字圖像數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)；
白鼠視頻跟蹤測(cè)定系統(tǒng)進(jìn)行白鼠行為視頻測(cè)定的方式包括對(duì)黑區(qū)背 景建模測(cè)定方式和不建模測(cè)定方式，進(jìn)行白鼠行為視頻測(cè)定之前對(duì)采集到 的運(yùn)動(dòng)系列圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行目測(cè)，當(dāng)目測(cè)到運(yùn)動(dòng)系列圖像數(shù)據(jù)上有尿液時(shí)， 人為指定采用對(duì)黑區(qū)背景建模測(cè)定方式，此時(shí)背景保存發(fā)生且只發(fā)生在追 蹤結(jié)果白鼠的位置在白區(qū)的時(shí)候，背景保存后執(zhí)行步驟(VI);當(dāng)目測(cè)到 運(yùn)動(dòng)系列圖像數(shù)據(jù)上沒有尿液時(shí)，人為指定采用對(duì)黑區(qū)背景建模測(cè)定方式 或者采用不建模測(cè)定方式，采用對(duì)黑區(qū)背景建模測(cè)定方式時(shí)背景保存后執(zhí) 行步驟(VI )，采用不建模測(cè)定方式時(shí)直接執(zhí)行步驟(VI );
(VI )白鼠視頻跟蹤測(cè)定系統(tǒng)通過白鼠跟蹤算法計(jì)算每一幀數(shù)字圖像 中動(dòng)物位置的軌跡點(diǎn)；
(VII) 白鼠視頻跟蹤測(cè)定系統(tǒng)將每一幀數(shù)字圖像中白鼠位置的軌跡點(diǎn) 連接，生成白鼠的行動(dòng)軌跡(VIII) 根據(jù)實(shí)驗(yàn)的實(shí)際需要，白鼠視頻跟蹤測(cè)定系統(tǒng)的運(yùn)行程序可根 據(jù)白鼠的行動(dòng)軌跡圖計(jì)算白鼠的特征數(shù)據(jù)，并進(jìn)行行為測(cè)定；
(IX )計(jì)算機(jī)將白鼠的運(yùn)動(dòng)序列圖像、行動(dòng)軌跡圖以及特征數(shù)據(jù)顯示 出來并存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫中，便于隨時(shí)查閱。所述白鼠視頻跟蹤測(cè)定系統(tǒng)的系統(tǒng)軟件具體使用時(shí)，需預(yù)先進(jìn)行設(shè)
置，包括設(shè)計(jì)白鼠行為視頻測(cè)定系統(tǒng)軟件外觀、創(chuàng)建白鼠行為視頻視頻 測(cè)定系統(tǒng)軟件類、定義用戶界面等。
所述白鼠視頻跟蹤測(cè)定系統(tǒng)的系統(tǒng)軟件的設(shè)置完成后，采用計(jì)算機(jī)對(duì) 數(shù)字圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)定，該測(cè)定步驟如下
設(shè)定測(cè)定區(qū)域，測(cè)定區(qū)域?yàn)閿?shù)字圖像數(shù)據(jù)上與穿梭盒對(duì)應(yīng)的區(qū)域；
打開設(shè)定的測(cè)定區(qū)域進(jìn)行區(qū)域新建，區(qū)域新建時(shí)沿活動(dòng)面板上緣將每 一個(gè)跟蹤區(qū)域( 一 個(gè)跟蹤區(qū)域即數(shù)字圖像數(shù)據(jù)上與 一 個(gè)穿梭盒相對(duì)應(yīng)的區(qū) 域)分成兩個(gè)小區(qū)白區(qū)和黑區(qū)，白區(qū)為數(shù)字圖像數(shù)據(jù)上與第一盒子對(duì)應(yīng) 的區(qū)域，黑區(qū)為數(shù)字圖像數(shù)據(jù)上與第二盒子對(duì)應(yīng)的區(qū)域；每個(gè)小區(qū)再劃定 為中心圓形區(qū)域和周邊區(qū)域兩部分區(qū)域；
進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，包括設(shè)置計(jì)算區(qū)域?yàn)槟骋桓檯^(qū)域，設(shè)置區(qū)域?qū)挾龋?其與穿梭盒的寬度保持一致即可；設(shè)置黑區(qū)和白區(qū)分別對(duì)應(yīng)的閾值，系統(tǒng) 軟件根據(jù)設(shè)置的黑區(qū)閾值和白區(qū)閾值將每一幀數(shù)字圖像二值化；設(shè)置中心 圓形區(qū)域面積與小區(qū)總面積的面積比，可根據(jù)實(shí)際需要選擇將該面積比設(shè) 定為1/2、 1/4或者1/8;設(shè)置具體起止幀數(shù)，可根據(jù)需要計(jì)算的起止幀數(shù) 來選擇。
根據(jù)設(shè)置好的黑區(qū)閾值和白區(qū)閾值，將每一幀數(shù)字圖像的黑區(qū)和白區(qū) 二值化，然后標(biāo)記黑區(qū)和白區(qū)中若干黑色連通區(qū)域(二值化后只剩下黑色 和白色兩種像素點(diǎn))，再在上述標(biāo)記的若干黑色連通區(qū)域中找到面積最大 的黑色連通區(qū)域，并取重心即為白鼠在此幀數(shù)字圖像的軌跡點(diǎn)。
定位判斷每一幀數(shù)字圖像中白鼠軌跡點(diǎn)所在的小區(qū)先后相鄰的軌跡 點(diǎn)在兩個(gè)小區(qū)，則判定白鼠在穿梭盒穿梭一次，累計(jì)得到白鼠在該穿梭盒 的穿梭次數(shù)；對(duì)先后相鄰的軌跡點(diǎn)在同一小區(qū)的數(shù)字圖像，分別累計(jì)兩個(gè) 小區(qū)先后相鄰的兩個(gè)軌跡點(diǎn)之間的時(shí)間和距離，得到白鼠在各小區(qū)的總逗 留時(shí)間和徘徊路程。
9所述的特征數(shù)據(jù)為白鼠的活動(dòng)距離，白鼠在第一盒子(即白盒)總逗 留的時(shí)間，白鼠在第二盒子(即黑盒)總逗留的時(shí)間，白鼠在各中心區(qū)域 逗留的時(shí)間，白鼠在穿梭盒內(nèi)的穿梭次數(shù)，白鼠的徘徊路程等表征白鼠行 為的特征數(shù)據(jù)，以測(cè)定白鼠的行為。
經(jīng)判斷，指定采用不建模測(cè)定方式，直接執(zhí)行步驟(VI)時(shí)，執(zhí)行的 白鼠跟蹤算法如下
對(duì)每一幀數(shù)字圖像
a. 選擇跟蹤區(qū)域；
b. 根據(jù)常用黑區(qū)閾值和白區(qū)閾值將跟蹤區(qū)域內(nèi)黑區(qū)和白區(qū)二值化； 常用黑區(qū)閾值和白區(qū)閾值的確定過程如下
預(yù)先由人工根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定黑區(qū)初始閾值和白區(qū)初始閾值，白鼠視頻跟 蹤測(cè)定系統(tǒng)的系統(tǒng)軟件根據(jù)黑區(qū)初始閾值和白區(qū)初始閾值對(duì)每一幀數(shù)字 圖像進(jìn)行二值化；
二值化時(shí)，在白區(qū)提取數(shù)字圖像像素顏色的藍(lán)色分量與白區(qū)初始閾值 比較，如果藍(lán)色分量比白區(qū)初始閾值大則二值化為黑色，如果藍(lán)色分量比 白區(qū)初始閾值小則二值化為白色；
在黑區(qū)提取數(shù)字圖像像素顏色的0.1紅色分量加上0.9綠色分量，與 黑區(qū)初始閾值比較，如果0.1紅色分量加上0.9綠色分量比黑區(qū)初始閾值 大則二值化為白色，如果0.1紅色分量加上0.9綠色分量比黑區(qū)初始閾值 小則二值化為黑色；
每一幀數(shù)字圖像顯示二值化結(jié)果后，如果未出現(xiàn)白鼠對(duì)應(yīng)黑色像素， 需減小白區(qū)閾值或增大黑區(qū)閾值或在減小白區(qū)閾值的同時(shí)增大黑區(qū)閾值， 直至顯示與白鼠位置對(duì)應(yīng)的黑色像素，以追蹤到白鼠，此時(shí)閾值即為白區(qū) 最佳閾值和黑區(qū)最佳閾值，將白區(qū)最佳閾值確定為白區(qū)閾值，黑區(qū)最佳閾 值確定為常用黑區(qū)閾值；
c. 采用逐行標(biāo)記算法(Rosenfeld和Pfaltz于1966年提出的算法)標(biāo)記黑區(qū)和白區(qū)的黑色連通區(qū)域；
d.找出黑區(qū)和白區(qū)中的最大黑色連通區(qū)域，并計(jì)算重心，重心即白鼠 位置的軌跡點(diǎn)；
經(jīng)判斷，指定采用對(duì)黑區(qū)背景建模測(cè)定方式，背景保存后執(zhí)行步驟 (VI)時(shí)，以準(zhǔn)確追蹤受試白鼠的位置，執(zhí)行的白鼠跟蹤算法如下 對(duì)每一幀數(shù)字圖像
a. 選4奪跟蹤區(qū)域；
若此幀數(shù)字圖像中追蹤到受試白鼠在白區(qū)時(shí)將黑區(qū)背景自動(dòng)保存，處 理下一幀數(shù)字圖像的黑區(qū)時(shí)，將該幀數(shù)字圖像黑區(qū)上所有點(diǎn)的像素值減去 上一幀數(shù)字圖像黑區(qū)上對(duì)應(yīng)點(diǎn)的像素值，得到該幀新的數(shù)字圖像黑區(qū)；
b. 根據(jù)背景建模黑區(qū)閾值和白區(qū)閾值將跟蹤區(qū)域內(nèi)黑區(qū)和白區(qū)二值
化；
背景建才莫黑區(qū)閾值和白區(qū)閾值的確定過程如下
背景建模黑區(qū)閾值可自行設(shè)定， 一般情況下設(shè)定背景建模黑區(qū)閾值為 5,也可根據(jù)實(shí)際需要調(diào)整。在每幀新的數(shù)字圖像黑區(qū)中提取數(shù)字圖像像 素顏色的0.1紅色分量加上0.9綠色分量做為RGB分量和與5比較，當(dāng) RGB分量和大于5時(shí)二值化為白色像素，當(dāng)RGB分量和小于5時(shí)為黑色 像素。
此時(shí)白區(qū)閾值與所述采用不建模測(cè)定方式，直接執(zhí)行步驟(VI)時(shí)執(zhí) 行的白鼠跟蹤算法中的白區(qū)閾值相同。
c. 采用逐行標(biāo)記算法標(biāo)記黑區(qū)和白區(qū)的黑色連通區(qū)域；
d. 找出黑區(qū)和白區(qū)中的最大黑色連通區(qū)域，并計(jì)算重心，重心即白鼠 位置的軌跡點(diǎn)；
所述的視頻白鼠跟蹤算法采用偽代碼來實(shí)現(xiàn)。
所述的跟蹤區(qū)域?yàn)閿?shù)字圖像數(shù)據(jù)上與 一個(gè)穿梭盒對(duì)應(yīng)的區(qū)域。
本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)(1) 白鼠行為數(shù)據(jù)的釆集在低噪聲、低照度條件下進(jìn)行，不干擾白
鼠的正常活動(dòng)，提高實(shí)-瞼結(jié)果的準(zhǔn)確度；
(2) 硬件裝置采用標(biāo)準(zhǔn)化工業(yè)設(shè)計(jì)，堅(jiān)固耐用；
(3) 采用白鼠視頻跟蹤技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)過程的自動(dòng)化，避免了人 工計(jì)數(shù)引入的主觀誤差和對(duì)實(shí)驗(yàn)白鼠的干擾，增加了實(shí)驗(yàn)結(jié)果的真實(shí)可靠 性；
(4) 將白鼠的運(yùn)動(dòng)序列圖像以及測(cè)定結(jié)果記錄下來并保存在計(jì)算機(jī) 數(shù)據(jù)庫中，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)資料真實(shí)、可靠，可回放進(jìn)行人工校;險(xiǎn)；
(5 )領(lǐng)先的核心算法即白鼠跟蹤算法，有效保證識(shí)別的抗干擾性和 準(zhǔn)確性；
(6) 采用開放式、模塊化設(shè)計(jì)，系統(tǒng)可擴(kuò)展性強(qiáng)，可外接其它的測(cè) 定模塊，根據(jù)白鼠的行動(dòng)軌跡圖計(jì)算的數(shù)據(jù)和指標(biāo)結(jié)果可導(dǎo)入到Excel, 便于用戶在統(tǒng)計(jì)軟件中作進(jìn) 一 步測(cè)定處理；
(7) 測(cè)定方式靈活，支持時(shí)段測(cè)定，支持定時(shí)終止和人工終止，并 具有豐富的顯示方式，對(duì)白鼠的運(yùn)動(dòng)情況可采用軌跡圖、參數(shù)指標(biāo)、曲線、 直方圖等多種顯示方式表現(xiàn)，并可生成完整的報(bào)告，供打印輸出；
(8) 該系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)了對(duì)白鼠生理行為特征數(shù)據(jù)的計(jì)算，包括對(duì)逗 留時(shí)間、徘徊路程和穿梭次數(shù)的計(jì)算，還可顯示受試白鼠每幀位置的軌跡 點(diǎn)，其算法簡單有效，測(cè)定速度快，且可同時(shí)錄制并測(cè)定多只白鼠在黑區(qū)、 白區(qū)的停留時(shí)間、活動(dòng)路程、穿梭次數(shù)及運(yùn)動(dòng)軌跡等多個(gè)特征數(shù)據(jù)。
(9 )采用實(shí)驗(yàn)硬件條件下區(qū)分背景和受試白鼠的最佳RGB分量以及 權(quán)重(如黑區(qū)中采用0.1紅色分量加上0.9綠色分量，第二閾值設(shè)定為5 等)，結(jié)合已有的逐行標(biāo)記算法，準(zhǔn)確追蹤受試白鼠，算法簡單快速有效。


圖1為本發(fā)明白鼠行為測(cè)定實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意12圖2為本發(fā)明實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中動(dòng)物活動(dòng)盒的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為本發(fā)明采用白鼠視頻跟蹤測(cè)定系統(tǒng)進(jìn)行白鼠行為視頻測(cè)定的流 程框圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1、圖2所示，本發(fā)明白鼠行為測(cè)定實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，主要由硬件裝置 和白鼠視頻跟蹤測(cè)定系統(tǒng)兩部分組成，硬件裝置包括箱體1、置于箱體1 內(nèi)的動(dòng)物活動(dòng)盒2、置于箱體1頂部的陣列式發(fā)光二極管6和與箱體1相 連通的松下FV-15PE2C新風(fēng)系統(tǒng)5;白鼠視頻跟蹤測(cè)定系統(tǒng)由系統(tǒng)硬件和 系統(tǒng)軟件組成，系統(tǒng)硬件包括視頻輸入器3、圖像采集卡和計(jì)算機(jī)4，視 頻輸入器3通過視頻線連接計(jì)算機(jī)4并置于箱體1頂部，圖像采集卡、系 統(tǒng)軟件安裝在計(jì)算機(jī)4上，系統(tǒng)軟件包括以下模塊圖像采集、參數(shù)設(shè)置、 軌跡追蹤、背景建模、特征數(shù)據(jù)計(jì)算、結(jié)果格式化顯示和保存。
箱體1為用4mm厚、深圳華蝶隔音材料有限公司生產(chǎn)的型號(hào)為ep100 的隔音板制造的隔音箱體，箱體1規(guī)j各為長160cm,寬110cm,高110cm。
松下FV-15PE2C新風(fēng)系統(tǒng)5包括排風(fēng)扇、主機(jī)、通風(fēng)管道、排風(fēng)口 和窗進(jìn)器，該新風(fēng)系統(tǒng)5的背景噪音〈30dB。
陣列式發(fā)光二極管6均勻分布在視頻輸入器3四周，通過可控的陣列 式發(fā)光二極管控制動(dòng)物活動(dòng)盒2的亮度，調(diào)節(jié)置于箱體1底部的動(dòng)物活動(dòng) 盒2的平均照度<20 Lux。
動(dòng)物活動(dòng)盒2位于視頻輸入器3的正下方，其規(guī)格為長45cm,寬45cm, 高15cm，由4個(gè)聚氯乙烯穿梭盒7組成，聚氯乙烯穿梭盒7的規(guī)格為長 30cm,寬15cm，高15cm，每一個(gè)聚氯乙烯穿梭盒7中間有一活動(dòng)的隔板， 該隔板訓(xùn)練階段為封閉型隔板，測(cè)試階段為通道型隔板，將聚氯乙烯穿梭 盒7分隔為第一盒子8和第二盒子9,第一盒子8和第二盒子9的規(guī)^f各均 為長15cm,寬15cm，高15cm,其中第一盒子8四周和底面均為白色，且底面光滑，第二盒子9四周和底面均為黑色，底面鏤刻成網(wǎng)格，網(wǎng)格為 0.5cm x 0.5cm的正方形。
以嗎啡誘導(dǎo)的條件性位置偏愛為例，進(jìn)行如下測(cè)試
1、 天然偏愛測(cè)試
測(cè)試時(shí)采用通道型隔板將第一盒子8和第二盒子9隔開，將白鼠未作 任何處理放置于第一盒子8和第二盒子9的交界處，讓其在第一盒子8和 第二盒子9內(nèi)自由活動(dòng)15min,通過視頻輸入器3采集白鼠運(yùn)動(dòng)系列圖像， 以便測(cè)定其天然偏愛情況。重復(fù)測(cè)試三次，每次測(cè)試間隔24h。
2、 嗎啡誘導(dǎo)白鼠行為測(cè)定實(shí)驗(yàn)的建立與表達(dá)
訓(xùn)練開始前對(duì)所有白鼠進(jìn)行天然偏愛測(cè)試，步驟同1。 4艮據(jù)天然偏愛 結(jié)果以及相關(guān)文獻(xiàn)(Pharmacol Biochem Behav， 1989, 33(4): 765-775; Pharmacol Biochem Behav， 1988， 30(4): 889-893 ),天然偏愛盒不易建立 CPP,故選擇白盒作為伴藥盒。整個(gè)CPP實(shí)驗(yàn)周期共9天，包括下面兩個(gè) 階段
白鼠行為測(cè)定實(shí)驗(yàn)的建立階段訓(xùn)練期間采用封閉型隔板將動(dòng)物活動(dòng) 盒2中第一盒子8和第二盒子9完全隔離，將16只白鼠隨機(jī)分為生理鹽 水對(duì)照組(NS)和嗎啡組(Mor),各組8只，嗎啡組(Mor)白鼠分別在 第1天、第3天、第5天、第7天進(jìn)行腹腔注射鹽酸嗎啡(5 mg/kg)后 放置第一盒子8 (即白盒)訓(xùn)練50min;生理鹽水對(duì)照組(NS)白鼠分別 在第2天、第4天、第6天、第8天進(jìn)行腹腔注射生理鹽水(0.5ml/kg) 后放置第二盒子9 (即黑盒)訓(xùn)練50min。對(duì)照組白鼠每次均給予生理鹽 水，其它處理同嗎啡組小鼠。
白鼠行為測(cè)定實(shí)驗(yàn)的表達(dá)階段實(shí)驗(yàn)第9天，第一盒子8和第二盒子 9之間采用通道型隔板，將白鼠未作任何處理放置于兩盒交界處，讓其在 兩盒內(nèi)自由活動(dòng)15min，通過視頻輸入器3采集白鼠運(yùn)動(dòng)系列圖像。
3、 白鼠視頻跟蹤測(cè)定系統(tǒng)對(duì)視頻輸入器3采集的白鼠行為視頻進(jìn)行測(cè)定的步驟如下
正確安裝白鼠視頻跟蹤測(cè)定系統(tǒng)的系統(tǒng)硬件和系統(tǒng)軟件后，將欲執(zhí)行
白鼠行為視頻測(cè)定系統(tǒng)軟件的程序存入計(jì)算機(jī)4的程序存儲(chǔ)器中；
啟動(dòng)白鼠視頻跟蹤測(cè)定系統(tǒng)的運(yùn)行程序，此運(yùn)行程序根據(jù)設(shè)備廠家提 供的使用視頻輸入器3、圖像采集卡、計(jì)算機(jī)4的初始化要求設(shè)置好初始 化數(shù)值，運(yùn)行程序根據(jù)這些初始化數(shù)值分別對(duì)白鼠視頻跟蹤測(cè)定系統(tǒng)的系 統(tǒng)硬件進(jìn)行初始化，包括視頻輸入器3、圖像采集卡、計(jì)算機(jī)4的初始化； 視頻輸入器3的初始化為將白鼠視頻跟蹤測(cè)定系統(tǒng)的視頻測(cè)定視場(chǎng)設(shè)定為 4個(gè)聚氯乙烯穿梭盒7所在的區(qū)域，同時(shí)設(shè)定白鼠視頻跟蹤測(cè)定系統(tǒng)的采 樣周期；
天然偏愛測(cè)試時(shí)采樣周期由采樣期和采樣等待期組成，其中采樣期為 15min,采樣等待期為24h;白鼠行為測(cè)定實(shí)驗(yàn)的表達(dá)階段時(shí)采樣周期為 15min;
視頻輸入器3根據(jù)預(yù)先設(shè)定的采樣周期采集4個(gè)聚氯乙烯穿梭盒7所 在的區(qū)域內(nèi)白鼠的運(yùn)動(dòng)系列圖像并記錄相對(duì)應(yīng)的采集時(shí)間，視頻輸入器3 將采集到的白鼠運(yùn)動(dòng)系列圖像數(shù)據(jù)輸入到圖像采集卡；
圖像采集卡對(duì)每一幀白鼠運(yùn)動(dòng)系列圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，變成數(shù)字 圖像數(shù)據(jù)，并將數(shù)字圖像數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)4;
參見圖3,對(duì)白鼠視頻跟蹤測(cè)定系統(tǒng)的系統(tǒng)軟件進(jìn)行設(shè)置，包括設(shè) 計(jì)白鼠行為視頻測(cè)定系統(tǒng)軟件外觀、創(chuàng)建白鼠行為視頻視頻測(cè)定系統(tǒng)軟件 類、定義用戶界面等；
然后采用計(jì)算機(jī)4對(duì)數(shù)字圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)定，測(cè)定步驟如下
設(shè)定測(cè)定區(qū)域跟蹤區(qū)域a、跟蹤區(qū)域p、跟蹤區(qū)域y和跟蹤區(qū)域S， 跟蹤區(qū)域a、跟蹤區(qū)域p、跟蹤區(qū)域y和跟蹤區(qū)域S分別為數(shù)字圖像數(shù)據(jù) 上與將4個(gè)聚氯乙烯穿梭盒7按順時(shí)針方向進(jìn)行a 卩、y、 5編號(hào)而對(duì)應(yīng) 的區(qū)域；打開與設(shè)定的測(cè)定區(qū)域相對(duì)應(yīng)的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行區(qū)域新建，區(qū)域新
建時(shí)沿活動(dòng)面板上緣將數(shù)字圖像數(shù)據(jù)上與每個(gè)聚氯乙烯穿梭盒7相對(duì)應(yīng)的 的區(qū)域(即跟蹤區(qū)域a、跟蹤區(qū)域P、跟蹤區(qū)域y和跟蹤區(qū)域S)分別分成 兩個(gè)小區(qū)白區(qū)和黑區(qū)，白區(qū)為數(shù)字圖像數(shù)據(jù)上與第一盒子8對(duì)應(yīng)的區(qū)域， 黑區(qū)為數(shù)字圖像數(shù)據(jù)上與第二盒子9對(duì)應(yīng)的區(qū)域，每個(gè)小區(qū)再劃定為中心 圓形區(qū)域和周邊區(qū)纟或兩部分；
進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，包括設(shè)置計(jì)算區(qū)域?yàn)楦檯^(qū)域a、跟蹤區(qū)域p、跟 蹤區(qū)域Y或跟蹤區(qū)域S,設(shè)置區(qū)域?qū)挾葹?5cm(其與聚氯乙烯穿梭盒7的 寬度保持一致)；
設(shè)置每個(gè)小區(qū)的中心圓形區(qū)域面積為小區(qū)總面積的1/8;
設(shè)置具體起止巾貞數(shù)如第0幀至第22500幀；
進(jìn)行白鼠行為視頻測(cè)定之前對(duì)采集到的運(yùn)動(dòng)系列圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行目測(cè)， 當(dāng)目測(cè)到運(yùn)動(dòng)系列圖像數(shù)據(jù)上有尿液時(shí)，人為指定采用對(duì)黑區(qū)背景建模測(cè) 定方式，此時(shí)背景保存發(fā)生且只發(fā)生在追蹤結(jié)果白鼠的位置在白區(qū)的時(shí) 候，背景保存后白鼠視頻跟蹤測(cè)定系統(tǒng)通過采用偽代碼來實(shí)現(xiàn)的白鼠跟蹤 算法計(jì)算每一幀數(shù)字圖像中白鼠位置的軌跡點(diǎn)；
當(dāng)目測(cè)到運(yùn)動(dòng)系列圖像數(shù)據(jù)上沒有尿液時(shí)，人為指定采用對(duì)黑區(qū)背景 建模測(cè)定方式或者采用不建模測(cè)定方式，采用對(duì)黑區(qū)背景建模測(cè)定方式時(shí) 背景保存后白鼠視頻跟蹤測(cè)定系統(tǒng)通過采用偽代碼來實(shí)現(xiàn)的白鼠跟蹤算 法計(jì)算每一幀數(shù)字圖像中白鼠位置的軌跡點(diǎn)；采用不建模測(cè)定方式時(shí)直接
執(zhí)行白鼠視頻跟蹤測(cè)定系統(tǒng)通過采用偽代碼來實(shí)現(xiàn)的白鼠跟蹤算法計(jì)算 每一幀數(shù)字圖像中白鼠位置的軌跡點(diǎn)；
經(jīng)判斷，指定采用不建模測(cè)定方式時(shí)，執(zhí)行的白鼠跟蹤算法如下
對(duì)每一幀數(shù)字圖像
a. 分別選擇跟蹤區(qū)域a、跟蹤區(qū)域(3、跟蹤區(qū)域y和跟蹤區(qū)域5;
b. 根據(jù)設(shè)置的常用黑區(qū)閾值和白區(qū)閾值將各跟蹤區(qū)域內(nèi)黑區(qū)和白區(qū)二
16值化；
常用黑區(qū)閾值和白區(qū)閾值的確定過程如下
預(yù)先由人工根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定黑區(qū)初始閾值和白區(qū)初始闊值，白鼠視頻跟 蹤測(cè)定系統(tǒng)的系統(tǒng)軟件根據(jù)黑區(qū)初始閾值和白區(qū)初始閾值對(duì)每一幀數(shù)字 圖像進(jìn)行二值化；
二值化時(shí)，在白區(qū)提取數(shù)字圖像像素顏色的藍(lán)色分量與白區(qū)初始閾值 比較，如果藍(lán)色分量比白區(qū)初始閾值大則二值化為黑色，如果藍(lán)色分量比 白區(qū)初始閾值小則二值化為白色；
在黑區(qū)提取數(shù)字圖傳 像素顏色的0.1紅色分量加上0.9綠色分量，與 黑區(qū)初始閾值比較，如果0.1紅色分量加上0.9綠色分量比黑區(qū)初始閾值 大則二值化為白色，如果O.l紅色分量加上0.9綠色分量比黑區(qū)初始閾值 小則二值化為黑色；
每一幀數(shù)字圖像顯示二值化結(jié)果后，如果未出現(xiàn)白鼠對(duì)應(yīng)黑色像素， 需減小白區(qū)閾值或增大黑區(qū)閾值或在減小白區(qū)閾值的同時(shí)增大黑區(qū)闊值， 直至顯示與白鼠位置對(duì)應(yīng)的黑色像素，以追蹤到白鼠，此時(shí)閾值即為白區(qū) 最佳閾值和黑區(qū)最佳閾值，將白區(qū)最佳閾值確定為白區(qū)閾值，黑區(qū)最佳閾 值確定為常用黑區(qū)閾值；
c. 采用Rosenfeld和Pfaltz于1966年提出的逐行標(biāo)記算法分別標(biāo)記所 選跟蹤區(qū)域內(nèi)黑區(qū)和白區(qū)的若干黑色連通區(qū)域，即跟蹤區(qū)域a內(nèi)黑區(qū)和白 區(qū)的若干黑色連通區(qū)域，跟蹤區(qū)域卩內(nèi)黑區(qū)和白區(qū)的若干黑色連通區(qū)域，
跟蹤區(qū)域y內(nèi)黑區(qū)和白區(qū)的若干黑色連通區(qū)域和跟蹤區(qū)域S內(nèi)黑區(qū)和白區(qū) 的若干黑色連通區(qū)域；
d. 分別找出跟蹤區(qū)域a、跟蹤區(qū)域p、跟蹤區(qū)域y和跟蹤區(qū)域S內(nèi)黑區(qū) 和白區(qū)中的最大黑色連通區(qū)域，并分別計(jì)算重心，各重心即白鼠在各跟蹤 區(qū)域位置的4九跡點(diǎn)；
經(jīng)判斷，指定采用對(duì)黑區(qū)背景建模測(cè)定方式時(shí)，執(zhí)行的白鼠跟蹤算法對(duì)每一幀數(shù)字圖像
a. 分別選擇跟蹤區(qū)域a、跟蹤區(qū)域p、跟蹤區(qū)域y和跟蹤區(qū)域5; 若此幀數(shù)字圖像中追蹤到受試白鼠在白區(qū)時(shí)將黑區(qū)背景自動(dòng)保存，處
理下一幀數(shù)字圖像的黑區(qū)時(shí)，將該幀數(shù)字圖像黑區(qū)上所有點(diǎn)的像素值減去 上一幀數(shù)字圖像黑區(qū)上對(duì)應(yīng)點(diǎn)的像素值，得到該幀新的數(shù)字圖像黑區(qū)；
b. 根據(jù)設(shè)置的背景建模黑區(qū)閾值和白區(qū)閾值將各跟蹤區(qū)域內(nèi)黑區(qū)和白 區(qū)二值化；
背景建模黑區(qū)閾值和白區(qū)閾值的確定過程如下
背景建模黑區(qū)閾值可自行設(shè)定， 一般情況下設(shè)定背景建模黑區(qū)閾值為 5，也可根據(jù)實(shí)際需要調(diào)整。在每幀新的數(shù)字圖像黑區(qū)中提取數(shù)字圖像像 素顏色的0.1紅色分量加上0.9綠色分量做為RGB分量和與5比較，當(dāng) RGB分量和大于5時(shí)二值化為白色像素，當(dāng)RGB分量和小于5時(shí)為黑色 像素。
此時(shí)白區(qū)閾值與所述采用不建模測(cè)定方式時(shí)執(zhí)行的白鼠跟蹤算法中 的白區(qū)閾值相同。
c. 采用Rosenfeld和Pfaltz于1966年提出的逐行標(biāo)記算法分別標(biāo)記所 選跟蹤區(qū)域內(nèi)黑區(qū)和白區(qū)的若干黑色連通區(qū)域，即跟蹤區(qū)域a內(nèi)黑區(qū)和白 區(qū)的若干黑色連通區(qū)域，跟蹤區(qū)域卩內(nèi)黑區(qū)和白區(qū)的若干黑色連通區(qū)域，
跟蹤區(qū)域y內(nèi)黑區(qū)和白區(qū)的若干黑色連通區(qū)域和跟蹤區(qū)域3內(nèi)黑區(qū)和白區(qū) 的若干黑色連通區(qū)域；
d. 分別找出跟蹤區(qū)域a、跟蹤區(qū)域p、跟蹤區(qū)域y和跟蹤區(qū)域S內(nèi)黑區(qū) 和白區(qū)中的最大黑色連通區(qū)域，并分別計(jì)算重心，各重心即白鼠在各跟蹤 區(qū)域位置的軌跡點(diǎn)；
白鼠視頻跟蹤測(cè)定系統(tǒng)將每一幀數(shù)字圖像中白鼠位置的軌跡點(diǎn)連接， 生成白鼠的行動(dòng)軌跡圖；白鼠視頻跟蹤測(cè)定系統(tǒng)的運(yùn)行程序根據(jù)第n幀至第n+m幀中白鼠的 軌跡點(diǎn)計(jì)算各跟蹤區(qū)域內(nèi)的白鼠的特征數(shù)據(jù)，特征數(shù)據(jù)包括白鼠的活動(dòng) 距離，白鼠在第一盒子8(即白盒)總逗留的時(shí)間，白鼠在第二盒子9(即 黑盒)總逗留的時(shí)間，白鼠在各中心區(qū)域逗留的時(shí)間，白鼠在穿梭盒7內(nèi) 的穿梭次數(shù)，白鼠的徘徊路程等特征數(shù)據(jù)，得到特征數(shù)據(jù)測(cè)定結(jié)果；其中， n、 m均為正整數(shù)；
同時(shí)對(duì)白鼠的行為進(jìn)行測(cè)定，定位判斷每一幀數(shù)字圖像中白鼠軌跡點(diǎn) 所在的小區(qū)先后相鄰的軌跡點(diǎn)在兩個(gè)小區(qū)，則判定白鼠在聚氯乙烯穿梭 盒7內(nèi)穿梭一次，累計(jì)得到穿梭次數(shù)。對(duì)先后相鄰的軌跡點(diǎn)在同一小區(qū)的 數(shù)字圖像，分別累計(jì)兩個(gè)小區(qū)先后相鄰的兩個(gè)軌跡點(diǎn)之間的時(shí)間和距離， 得到白鼠在各小區(qū)的總逗留時(shí)間和徘徊路程。
計(jì)算機(jī)4將白鼠的運(yùn)動(dòng)序列圖像、行動(dòng)軌跡圖以及特征數(shù)據(jù)測(cè)定結(jié)果 在計(jì)算機(jī)4顯示屏上顯示出來并存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)4數(shù)據(jù)庫中，便于隨時(shí)查閱。
權(quán)利要求
1、一種白鼠行為測(cè)定實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，由硬件裝置和白鼠視頻跟蹤測(cè)定系統(tǒng)兩部分組成，其特征在于所述的硬件裝置包括箱體(1)、置于箱體(1)內(nèi)的動(dòng)物活動(dòng)盒(2)、置于箱體(1)頂部的照明裝置和與箱體(1)連通的新風(fēng)系統(tǒng)(5)；所述的白鼠視頻跟蹤測(cè)定系統(tǒng)由系統(tǒng)硬件和系統(tǒng)軟件組成，系統(tǒng)硬件包括視頻輸入器(3)、圖像采集卡和計(jì)算機(jī)(4)，視頻輸入器(3)通過視頻線連接計(jì)算機(jī)(4)并置于箱體(1)頂部，圖像采集卡、系統(tǒng)軟件安裝在計(jì)算機(jī)(4)上，系統(tǒng)軟件包括以下模塊圖像采集、參數(shù)設(shè)置、軌跡追蹤、背景建模、特征數(shù)據(jù)計(jì)算、結(jié)果格式化顯示和保存。
2、 如權(quán)利要求1所述的白鼠行為測(cè)定實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于所述 的箱體(1 )為隔音箱體。
3、 如權(quán)利要求1所述的白鼠行為測(cè)定實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于所述 的照明裝置為陣列式發(fā)光二極管(6)。
4、 如權(quán)利要求3所述的白鼠行為測(cè)定實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于所述 的陣列式發(fā)光二極管(6)均勻分布在^f見頻輸入器(3)四周。
5、 如權(quán)利要求1所述的白鼠行為測(cè)定實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于所述 的動(dòng)物活動(dòng)盒(2)位于視頻輸入器(3)的正下方。
6、 如權(quán)利要求1所述的白鼠行為測(cè)定實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于所述 的動(dòng)物活動(dòng)盒(2)由若干個(gè)穿梭盒(7)組成。
7、 如權(quán)利要求6所述的白鼠行為測(cè)定實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于所述 的穿梭盒(7 )中間設(shè)有一活動(dòng)的隔板，將穿梭盒(7 )分隔為第一盒子(8 ) 和第二盒子(9),其中第一盒子(8)的四周和底面均為白色，且底面光 滑，第二盒子(9)四周和底面均為黑色，且底面鏤刻成網(wǎng)格。
8、 —權(quán)利要求1或7所述的白鼠行為測(cè)定實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于所述的白鼠視頻跟蹤測(cè)定系統(tǒng)進(jìn)行白鼠行為視頻測(cè)定的步驟如下(I)安裝白鼠視頻跟蹤測(cè)定系統(tǒng)的系統(tǒng)硬件；(II )安裝白鼠視頻跟蹤測(cè)定系統(tǒng)的系統(tǒng)軟件，將欲執(zhí)行白鼠行為4見 頻測(cè)定系統(tǒng)軟件的程序存入計(jì)算機(jī)(4)的程序存儲(chǔ)器中；(III) 啟動(dòng)白鼠視頻跟蹤測(cè)定系統(tǒng)的運(yùn)行程序，對(duì)白鼠視頻跟蹤測(cè)定 系統(tǒng)的系統(tǒng)硬件進(jìn)行初始化；包括視頻輸入器(3)、圖像采集卡、計(jì)算 機(jī)(4)的初始化；視頻輸入器(3)的初始化為設(shè)定白鼠視頻跟蹤測(cè)定系 統(tǒng)的視頻測(cè)定視場(chǎng)，設(shè)定白鼠視頻跟蹤測(cè)定系統(tǒng)的采樣周期；(IV) 視頻輸入器(3)根據(jù)設(shè)定的釆樣周期采集視頻測(cè)定視場(chǎng)內(nèi)的 運(yùn)動(dòng)系列圖像并記錄相對(duì)應(yīng)的采集時(shí)間，視頻輸入器(3)將采集到的運(yùn) 動(dòng)系列圖像數(shù)據(jù)輸入到圖像采集卡；(V) 圖像采集卡對(duì)運(yùn)動(dòng)系列圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，變成數(shù)字圖像 數(shù)據(jù)，并將數(shù)字圖像數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)(4);白鼠-現(xiàn)頻跟蹤測(cè)定系統(tǒng)進(jìn)行白鼠行為^L頻測(cè)定的方式包括對(duì)黑區(qū)背 景建模測(cè)定方式和不建模測(cè)定方式，進(jìn)行白鼠行為視頻測(cè)定之前對(duì)采集到 的運(yùn)動(dòng)系列圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行目觀'!，當(dāng)目測(cè)到運(yùn)動(dòng)系列圖像數(shù)據(jù)上有尿液時(shí)， 人為指定采用對(duì)黑區(qū)背景建模測(cè)定方式，此時(shí)背景保存發(fā)生且只發(fā)生在追 蹤結(jié)果白鼠的位置在白區(qū)的時(shí)候，背景保存后執(zhí)行步驟(VI);當(dāng)目測(cè)到 運(yùn)動(dòng)系列圖像數(shù)據(jù)上沒有尿液時(shí)，人為指定采用對(duì)黑區(qū)背景建模測(cè)定方式 或者采用不建模測(cè)定方式，采用對(duì)黑區(qū)背景建模測(cè)定方式時(shí)背景保存后執(zhí) 行步驟(VI),采用不建模測(cè)定方式時(shí)直接執(zhí)行步驟(VI);(VI) 白鼠視頻跟蹤測(cè)定系統(tǒng)通過白鼠跟蹤算法計(jì)算每一幀數(shù)字圖像 中動(dòng)物位置的軌跡點(diǎn)；(VII) 白鼠視頻跟蹤測(cè)定系統(tǒng)將每一幀數(shù)字圖像中白鼠位置的軌跡點(diǎn) 連接，生成白鼠的行動(dòng)軌跡圖；(VIII) 白鼠視頻跟蹤測(cè)定系統(tǒng)的運(yùn)行程序根據(jù)白鼠的行動(dòng)軌跡圖計(jì)算白鼠的特征數(shù)據(jù)，并進(jìn)行行為測(cè)定；(IX)計(jì)算機(jī)(4)將白鼠的運(yùn)動(dòng)序列圖像、行動(dòng)軌跡圖以及特征數(shù) 據(jù)顯示出來并存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)(4)數(shù)據(jù)庫中。所述的白區(qū)為數(shù)字圖像數(shù)據(jù)上與第一盒子(8)對(duì)應(yīng)的區(qū)域，所述的 黑區(qū)為數(shù)字圖像數(shù)據(jù)上與第二盒子(9)對(duì)應(yīng)的區(qū)域。
9、如權(quán)利要求8所述的白鼠行為測(cè)定實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于所述 的白鼠跟蹤算法包括如下步驟對(duì)每一幀數(shù)字圖像a. 選擇跟蹤區(qū)域；b. 根據(jù)設(shè)定的黑區(qū)閾值和白區(qū)閾值將跟蹤區(qū)域內(nèi)的黑區(qū)和白區(qū)二值化；c. 釆用逐行標(biāo)記算法標(biāo)記黑區(qū)和白區(qū)的黑色連通區(qū)域；d. 找出黑區(qū)和白區(qū)中的最大黑色連通區(qū)域，并計(jì)算重心，重心即為白 鼠位置的軌跡點(diǎn)；其中，采用對(duì)黑區(qū)背景建模測(cè)定方式，背景保存后執(zhí)行步驟(VI)時(shí) 黑區(qū)閾值設(shè)置為背景建模黑區(qū)閾值；采用不建模測(cè)定方式，直接執(zhí)行步驟 (VI)時(shí)，黑區(qū)閾值設(shè)置為常用黑區(qū)閾值。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種白鼠行為測(cè)定實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，由硬件裝置和由系統(tǒng)硬件和系統(tǒng)軟件組成的白鼠視頻跟蹤測(cè)定系統(tǒng)兩部分組成，硬件裝置包括箱體、置于箱體內(nèi)的動(dòng)物活動(dòng)盒、置于箱體頂部的照明裝置和與箱體相連的新風(fēng)系統(tǒng)；系統(tǒng)硬件包括視頻輸入器、圖像采集卡和計(jì)算機(jī)，視頻輸入器通過視頻線連接計(jì)算機(jī)并置于箱體頂部，圖像采集卡、系統(tǒng)軟件安裝在計(jì)算機(jī)上，系統(tǒng)軟件包括以下模塊圖像采集、參數(shù)設(shè)置、軌跡追蹤、背景建模、特征數(shù)據(jù)計(jì)算、結(jié)果格式化顯示和保存。該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)白鼠行為數(shù)據(jù)的采集在低噪聲、低照度條件下進(jìn)行，不會(huì)干擾白鼠的正?；顒?dòng)，提高了實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確度；結(jié)合白鼠視頻跟蹤測(cè)定系統(tǒng)，測(cè)定方式靈活，測(cè)試參數(shù)多樣化。
文檔編號(hào)A61B19/00GK101584585SQ20091009934
公開日2009年11月25日 申請(qǐng)日期2009年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月8日
發(fā)明者朱永平, 綱 潘 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)