專利名稱：一種監(jiān)控動(dòng)物日?；顒?dòng)的方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及圖像數(shù)據(jù)處理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種監(jiān)控動(dòng)物日?；顒?dòng)的方法及系 統(tǒng)。
背景技術(shù)：
新藥的研發(fā)必須要進(jìn)行動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物對(duì)藥物的反應(yīng)來(lái)評(píng)估其藥理和毒 理影響。通常情況下，由于藥物有可能會(huì)引起動(dòng)物生理和行為上的改變，因此監(jiān)測(cè)動(dòng)物的生 理參數(shù)和行為活動(dòng)，獲取相關(guān)的數(shù)據(jù)，對(duì)于評(píng)價(jià)一種藥物是非常重要的。除了藥物實(shí)驗(yàn)之 夕卜，基因與動(dòng)物生理、行為及疾病相互之間的關(guān)系等方面的研究也非常重要，研究人員需要 知道某些特定基因的突變會(huì)引起哪些生理和行為的變化，或者病變。目前的動(dòng)物藥物實(shí)驗(yàn) 和基因研究一般需要監(jiān)測(cè)動(dòng)物的心跳、血壓、血氧濃度、體溫、進(jìn)食量、飲水量、耗氧量、自主 運(yùn)動(dòng)、非自主運(yùn)動(dòng)、活動(dòng)軌跡、節(jié)律和睡眠等生理及行為參數(shù)。在監(jiān)測(cè)動(dòng)物行為方面，目前主 要集中在對(duì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的飲水量、進(jìn)食量、體溫、血壓和運(yùn)動(dòng)軌跡追蹤等方面，其中有采用視 頻監(jiān)測(cè)外加輔助儀器方法的，也有利用LED陣列探測(cè)的。在實(shí)際應(yīng)用中，動(dòng)物的睡眠和節(jié)律情況是一項(xiàng)非常重要的指標(biāo)，對(duì)于與睡眠及節(jié) 律相關(guān)的藥物研究特別重要，例如安眠藥等一些改善睡眠的藥物；同時(shí)對(duì)于研究動(dòng)物體內(nèi) 與睡眠及節(jié)律相關(guān)的基因等物質(zhì)也很重要，例如5-羥色胺。在實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的睡眠周期節(jié)律、 時(shí)間和次數(shù)等參數(shù)獲取和分析方面，現(xiàn)有技術(shù)大多采用與監(jiān)測(cè)人體睡眠類似的方法，即在 身體上植入或者外加電極探測(cè)腦電波或者肌動(dòng)電流，根據(jù)腦電波或者肌動(dòng)電流的變化來(lái)監(jiān) 測(cè)睡眠狀態(tài)。但是對(duì)于實(shí)驗(yàn)動(dòng)物來(lái)說(shuō)，這種監(jiān)控方法操作復(fù)雜，對(duì)實(shí)驗(yàn)者要求較高，并且一 次實(shí)驗(yàn)只能記錄單個(gè)動(dòng)物的睡眠情況，而藥理、毒理實(shí)驗(yàn)及基因相關(guān)的病理實(shí)驗(yàn)要求大量 動(dòng)物的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，因此這種方法不適合大規(guī)模使用。另外，植入電極的方法會(huì)對(duì)動(dòng)物身體造 成傷害，會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生不好的影響；有些簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)可以通過(guò)直接觀察的方法，來(lái)判斷 動(dòng)物睡眠等日常活動(dòng)情況是否發(fā)生變化，但是這種方法不科學(xué)，受人為影響較大，其實(shí)驗(yàn)結(jié) 果容易產(chǎn)生較大的誤差。

發(fā)明內(nèi)容
為了科學(xué)準(zhǔn)確地獲得實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的睡眠周期節(jié)律、睡眠時(shí)間、睡眠次數(shù)和運(yùn)動(dòng)軌跡 等實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，提高實(shí)驗(yàn)工作效率，本發(fā)明提供了一種監(jiān)控動(dòng)物日?；顒?dòng)的方法，所述方法包 括步驟A 采集封閉式動(dòng)物飼養(yǎng)箱的背景圖像，并將多只實(shí)驗(yàn)動(dòng)物放入所述封閉式 動(dòng)物飼養(yǎng)箱中；步驟B:在預(yù)先設(shè)置的采樣時(shí)刻，采集所述封閉式動(dòng)物飼養(yǎng)箱中實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的圖像， 將采集到的圖像與所述背景圖像進(jìn)行絕對(duì)差減，并對(duì)差減后得到的圖像中高于預(yù)先設(shè)定顯 示閾值的像素點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)記；步驟C 計(jì)算出帶有標(biāo)記的像素點(diǎn)的平均坐標(biāo)，將所述平均坐標(biāo)設(shè)定為實(shí)驗(yàn)動(dòng)物在當(dāng)前采樣時(shí)刻的位置坐標(biāo)，并根據(jù)所述位置坐標(biāo)計(jì)算出實(shí)驗(yàn)動(dòng)物相對(duì)于上一次采樣時(shí)刻 的位置坐標(biāo)的運(yùn)動(dòng)位移及運(yùn)動(dòng)距離；步驟D 將實(shí)驗(yàn)動(dòng)物在每個(gè)采樣時(shí)刻的運(yùn)動(dòng)位移與預(yù)先設(shè)定的運(yùn)動(dòng)位移閾值進(jìn)行 比較，并將小于等于所述閾值的運(yùn)動(dòng)位移所對(duì)應(yīng)的位置坐標(biāo)標(biāo)記為一個(gè)靜止點(diǎn)；當(dāng)連續(xù)靜 止點(diǎn)的個(gè)數(shù)大于等于預(yù)先設(shè)定的靜止點(diǎn)個(gè)數(shù)閾值時(shí)，標(biāo)記連續(xù)靜止點(diǎn)對(duì)應(yīng)的采樣時(shí)間為一 次睡眠時(shí)間；步驟E 根據(jù)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物在每個(gè)采樣時(shí)刻的位置坐標(biāo)、標(biāo)記的睡眠時(shí)間及睡眠次數(shù) 和靜止點(diǎn)的個(gè)數(shù)，得出實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的睡眠節(jié)律、睡眠時(shí)間、睡眠次數(shù)和運(yùn)動(dòng)軌跡。
所述步驟A具體包括步驟Al 將封閉式動(dòng)物飼養(yǎng)箱劃分成多個(gè)相同大小的獨(dú)立空間，并通過(guò)攝像頭采 集所述封閉式動(dòng)物飼養(yǎng)箱的背景圖像；步驟A2 將多只實(shí)驗(yàn)動(dòng)物分別放入每個(gè)相同大小的獨(dú)立空間中。所述步驟E具體包括步驟El 將實(shí)驗(yàn)動(dòng)物在每個(gè)采樣時(shí)刻的位置坐標(biāo)、標(biāo)記的睡眠時(shí)間及睡眠次數(shù)和 靜止點(diǎn)的個(gè)數(shù)存儲(chǔ)到計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)文件中；步驟E2 讀取所述數(shù)據(jù)文件中的數(shù)據(jù)，并根據(jù)預(yù)先設(shè)定的步長(zhǎng)值將所述數(shù)據(jù)劃分 為多個(gè)區(qū)段，計(jì)算每一個(gè)區(qū)段內(nèi)數(shù)據(jù)的算術(shù)平均值和標(biāo)準(zhǔn)差；步驟E3 根據(jù)所述算術(shù)平均值和標(biāo)準(zhǔn)差，分析并繪制出實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的睡眠節(jié)律、睡 眠時(shí)間、睡眠次數(shù)和運(yùn)動(dòng)軌跡曲線圖。所述封閉式動(dòng)物飼養(yǎng)箱的頂部正中有一個(gè)攝像頭安裝孔，一個(gè)側(cè)面有靜音風(fēng)扇安 裝孔，以及兩側(cè)有多個(gè)飲水孔。本發(fā)明提供了一種監(jiān)控動(dòng)物日?；顒?dòng)的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括第一采集模塊，用于采集并發(fā)送封閉式動(dòng)物飼養(yǎng)箱的背景圖像；第二采集模塊，用于在預(yù)先設(shè)置的采樣時(shí)刻，采集并發(fā)送所述封閉式動(dòng)物飼養(yǎng)箱 中實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的圖像；差減模塊，用于接收所述第一采集模塊和第二采集模塊發(fā)送的圖像，并對(duì)接收到 的圖像進(jìn)行絕對(duì)差減，發(fā)送差減結(jié)果；標(biāo)記模塊，用于接收所述差減模塊發(fā)送的差減結(jié)果，并對(duì)差減結(jié)果中高于預(yù)先設(shè) 定顯示閾值的像素點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)記，發(fā)送標(biāo)記結(jié)果；計(jì)算設(shè)定模塊，用于接收所述標(biāo)記模塊發(fā)送的標(biāo)記結(jié)果，根據(jù)所述標(biāo)記結(jié)果計(jì)算 出帶有標(biāo)記的像素點(diǎn)的平均坐標(biāo)，將所述平均坐標(biāo)設(shè)定為實(shí)驗(yàn)動(dòng)物在當(dāng)前采樣時(shí)刻的位置 坐標(biāo)，并根據(jù)所述位置坐標(biāo)計(jì)算出實(shí)驗(yàn)動(dòng)物相對(duì)于上一次采樣時(shí)刻的位置坐標(biāo)的運(yùn)動(dòng)位移 及運(yùn)動(dòng)距離，發(fā)送計(jì)算結(jié)果；比較標(biāo)記模塊，用于接收所述計(jì)算設(shè)定模塊發(fā)送的計(jì)算結(jié)果，并將實(shí)驗(yàn)動(dòng)物在每 個(gè)采樣時(shí)刻的運(yùn)動(dòng)位移與預(yù)先設(shè)定的運(yùn)動(dòng)位移閾值進(jìn)行比較，將小于等于所述閾值的運(yùn)動(dòng) 位移所對(duì)應(yīng)的位置坐標(biāo)標(biāo)記為一個(gè)靜止點(diǎn)；當(dāng)連續(xù)靜止點(diǎn)的個(gè)數(shù)大于等于預(yù)先設(shè)定的靜止 點(diǎn)個(gè)數(shù)閾值時(shí)，標(biāo)記連續(xù)靜止點(diǎn)對(duì)應(yīng)的采樣時(shí)間為一次睡眠時(shí)間，發(fā)送比較標(biāo)記結(jié)果；輸出模塊，用于根據(jù)所述計(jì)算設(shè)定模塊和比較標(biāo)記模塊發(fā)送的計(jì)算結(jié)果和比較標(biāo) 記結(jié)果，輸出實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的睡眠節(jié)律、睡眠時(shí)間、睡眠次數(shù)和運(yùn)動(dòng)軌跡。
所述計(jì)算設(shè)定模塊包括第一計(jì)算單元，用于接收所述標(biāo)記模塊發(fā)送的標(biāo)記結(jié)果，并根據(jù)所述標(biāo)記結(jié)果計(jì) 算出帶有標(biāo)記的像素點(diǎn)的平均坐標(biāo)，發(fā)送所述平均坐標(biāo)；設(shè)定單元，用于接收所述第一計(jì)算單元發(fā)送的平均坐標(biāo)，并將所述平均坐標(biāo)設(shè)定 為實(shí)驗(yàn)動(dòng)物在當(dāng)前采樣時(shí)刻的位置坐標(biāo)，發(fā)送所述位置坐標(biāo)；第二計(jì)算單元，用于接收所述設(shè)定單元發(fā)送的位置坐標(biāo)，并根據(jù)所述位置坐標(biāo)計(jì) 算出實(shí)驗(yàn)動(dòng)物相對(duì)于上一次采樣時(shí)刻的位置坐標(biāo)的運(yùn)動(dòng)位移及運(yùn)動(dòng)距離，發(fā)送所述運(yùn)動(dòng)位 移及運(yùn)動(dòng)距離。所述比較標(biāo)記模塊包括比較單元，用于接收所述第二計(jì)算單元發(fā)送的運(yùn)動(dòng)位移，并將實(shí)驗(yàn)動(dòng)物在每個(gè)采 樣時(shí)刻的運(yùn)動(dòng)位移與預(yù)先設(shè)定的運(yùn)動(dòng)位移閾值進(jìn)行比較，發(fā)送比較結(jié)果；
標(biāo)記單元，用于接收所述比較單元發(fā)送的比較結(jié)果，并將小于等于所述閾值的運(yùn) 動(dòng)位移所對(duì)應(yīng)的位置坐標(biāo)標(biāo)記為一個(gè)靜止點(diǎn)，且當(dāng)連續(xù)靜止點(diǎn)的個(gè)數(shù)大于等于預(yù)先設(shè)定的 靜止點(diǎn)個(gè)數(shù)閾值時(shí)，標(biāo)記連續(xù)靜止點(diǎn)對(duì)應(yīng)的采樣時(shí)間為一次睡眠時(shí)間，發(fā)送標(biāo)記結(jié)果。所述輸出模塊包括存儲(chǔ)單元，用于接收所述設(shè)定單元和標(biāo)記單元發(fā)送的位置坐標(biāo)和標(biāo)記結(jié)果，并將 所述位置坐標(biāo)和標(biāo)記結(jié)果存儲(chǔ)到計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)文件中；讀取同步化單元，用于讀取所述數(shù)據(jù)文件中的數(shù)據(jù)，并將所述數(shù)據(jù)按照其采集時(shí) 間同步到統(tǒng)一時(shí)間軸上；分段平均單元，用于根據(jù)預(yù)先設(shè)定的步長(zhǎng)值將所述數(shù)據(jù)劃分為多個(gè)區(qū)段，并計(jì)算 每一個(gè)區(qū)段內(nèi)數(shù)據(jù)的算術(shù)平均值和標(biāo)準(zhǔn)差，發(fā)送所述算術(shù)平均值和標(biāo)準(zhǔn)差；睡眠分析單元，用于接收所述算術(shù)平均值和標(biāo)準(zhǔn)差，并根據(jù)所述算術(shù)平均值和標(biāo) 準(zhǔn)差分析出實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的睡眠節(jié)律、睡眠時(shí)間、睡眠次數(shù)和運(yùn)動(dòng)軌跡，發(fā)送分析結(jié)果；繪制單元，用于接收所述睡眠分析單元發(fā)送的分析結(jié)果，并根據(jù)所述分析結(jié)果繪 制出實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的睡眠節(jié)律、睡眠時(shí)間、睡眠次數(shù)和運(yùn)動(dòng)軌跡曲線圖。本發(fā)明還提供了另一種監(jiān)控動(dòng)物日?；顒?dòng)的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括封閉式動(dòng)物飼養(yǎng) 箱、照明燈、視頻采集模塊和計(jì)算機(jī)；所述照明燈安裝在所述封閉式動(dòng)物飼養(yǎng)箱的頂部，用于設(shè)定所述封閉式動(dòng)物飼養(yǎng) 箱內(nèi)的晝夜節(jié)律變化；所述視頻采集模塊，用于采集所述封閉式動(dòng)物飼養(yǎng)箱內(nèi)的視頻圖像，并將所述視 頻圖像傳輸給所述計(jì)算機(jī)；所述計(jì)算機(jī)，用于接收且存儲(chǔ)所述視頻圖像，并根據(jù)所述視頻圖像分析出實(shí)驗(yàn)動(dòng) 物的睡眠節(jié)律、睡眠時(shí)間、睡眠次數(shù)和運(yùn)動(dòng)軌跡；所述視頻采集模塊通過(guò)數(shù)據(jù)線與所述計(jì)算機(jī)相連。所述視頻采集模塊包括視頻獲取單元和A/D轉(zhuǎn)換單元；所述視頻獲取單元，用于實(shí)時(shí)獲取所述封閉式動(dòng)物飼養(yǎng)箱內(nèi)的視頻圖像，并將獲 取到的視頻圖像發(fā)送給所述A/D轉(zhuǎn)換單元；所述A/D轉(zhuǎn)換單元，用于接收所述視頻獲取單元發(fā)送的視頻圖像，并將所述視頻 圖像進(jìn)行數(shù)字離散化處理，發(fā)送給所述計(jì)算機(jī)。
有益效果本發(fā)明提供的監(jiān)控動(dòng)物日?；顒?dòng)的方法及系統(tǒng)，可以長(zhǎng)時(shí)間對(duì)多只實(shí)驗(yàn)動(dòng)物進(jìn)行無(wú)干擾監(jiān)控，并自動(dòng)獲取和分析實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的睡眠周期節(jié)律、睡眠時(shí)間、睡眠次數(shù) 和運(yùn)動(dòng)軌跡等實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，以便于開展與動(dòng)物日常行為相關(guān)的藥理學(xué)、基因?qū)W和神經(jīng)生物學(xué) 等方面的實(shí)驗(yàn)研究，特別是與睡眠相關(guān)的研究。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例封閉式動(dòng)物飼養(yǎng)箱的外觀示意圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例監(jiān)控動(dòng)物日?；顒?dòng)的方法流程圖；圖3是本發(fā)明實(shí)施例獲取動(dòng)物飼養(yǎng)箱參考圖像的軟件界面示意圖；圖4是本發(fā)明實(shí)施例實(shí)時(shí)監(jiān)控實(shí)驗(yàn)小鼠活動(dòng)的軟件界面示意圖；圖5是本發(fā)明實(shí)施例實(shí)時(shí)監(jiān)控實(shí)驗(yàn)小鼠位置的軟件界面示意圖；圖6是本發(fā)明實(shí)施例實(shí)現(xiàn)監(jiān)控實(shí)驗(yàn)動(dòng)物活動(dòng)方法的軟件功能示意圖；圖7是本發(fā)明實(shí)施例計(jì)算機(jī)分析監(jiān)控到的數(shù)據(jù)的軟件界面示意圖；圖8是本發(fā)明實(shí)施例計(jì)算機(jī)加載數(shù)據(jù)文件的軟件界面示意圖；圖9是本發(fā)明實(shí)施例記錄的實(shí)驗(yàn)小鼠一天活動(dòng)的情況示意圖；圖10是本發(fā)明實(shí)施例記錄的實(shí)驗(yàn)小鼠四天活動(dòng)的情況示意圖；圖11是本發(fā)明實(shí)施例記錄的實(shí)驗(yàn)小鼠運(yùn)動(dòng)量曲線圖和睡眠時(shí)間曲線圖；圖12是本發(fā)明實(shí)施例記錄的四只實(shí)驗(yàn)小鼠的周期節(jié)律變化曲線圖；圖13是本發(fā)明實(shí)施例記錄的一只實(shí)驗(yàn)小鼠的運(yùn)動(dòng)軌跡圖；圖14是本發(fā)明實(shí)施例記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與探測(cè)腦電波記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比圖；圖15是本發(fā)明實(shí)施例提供的第一種監(jiān)控動(dòng)物日?；顒?dòng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖16是本發(fā)明實(shí)施例提供的第二種監(jiān)控動(dòng)物日?；顒?dòng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施方 式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。本發(fā)明實(shí)施例提供了一種監(jiān)控動(dòng)物日?；顒?dòng)的方法，該方法可以同時(shí)對(duì)多只實(shí)驗(yàn) 動(dòng)物進(jìn)行無(wú)干擾的監(jiān)控，并基于動(dòng)物日?；顒?dòng)的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，分析得到實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的睡眠時(shí)間、 睡眠次數(shù)和睡眠周期節(jié)律等實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，同時(shí)還可以提供實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的運(yùn)動(dòng)軌跡及自主運(yùn)動(dòng)量 等行為學(xué)數(shù)據(jù)。本實(shí)施例以監(jiān)控四只小鼠為例，來(lái)闡述本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案。為了 更加方便地監(jiān)控四只小鼠的日?；顒?dòng)，本實(shí)施例將四只小鼠分別放置在一個(gè)封閉式不透明 的長(zhǎng)方體動(dòng)物飼養(yǎng)箱中(如圖1所示)，該封閉式動(dòng)物飼養(yǎng)箱的尺寸為50X50X80cm(長(zhǎng)X 寬X高)，動(dòng)物飼養(yǎng)箱的一側(cè)開門，動(dòng)物飼養(yǎng)箱內(nèi)部被劃分成四個(gè)獨(dú)立的20X20cm的小 隔間，每個(gè)小隔間分別飼養(yǎng)一只小鼠，小鼠之間互不影響；動(dòng)物飼養(yǎng)箱頂部正中開有一個(gè) IOcm的攝像頭安裝孔1，用于安裝紅外攝像頭，以便采集小鼠的日?；顒?dòng)數(shù)據(jù)；四個(gè)獨(dú)立 的小隔間內(nèi)均有墊料、食物和水；動(dòng)物飼養(yǎng)箱的另一側(cè)開有直徑為12cm的圓孔2，用于安 裝12cm靜音風(fēng)扇，以保證動(dòng)物飼養(yǎng)箱內(nèi)的空氣流通；動(dòng)物飼養(yǎng)箱兩側(cè)開有四個(gè)飲水孔，可 以將水瓶插入其中以供小鼠的飲水；LED可控光照明燈安裝在動(dòng)物飼養(yǎng)箱的頂部，該照明 燈受一可編程的時(shí)鐘控制開關(guān)控制，可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求自行設(shè)定動(dòng)物飼養(yǎng)箱內(nèi)部的晝夜變化。在對(duì)小鼠進(jìn)行監(jiān)控之前，在動(dòng)物飼養(yǎng)箱內(nèi)的四個(gè)獨(dú)立小隔間中均勻鋪入墊料，放入適量食物，將水瓶充滿干凈飲用水，裝入飲水孔。參見圖2，本發(fā)明實(shí)施例提供的監(jiān)控動(dòng)物日?；顒?dòng)的方法，具體包括以下步驟步驟201 采集封閉式動(dòng)物飼養(yǎng)箱的背景圖像，并將四只小鼠分別放入封閉式動(dòng) 物飼養(yǎng)箱內(nèi)部的四個(gè)獨(dú)立小隔間；在將四只小鼠放入封閉式動(dòng)物飼養(yǎng)箱之前，通過(guò)安裝在封閉式動(dòng)物飼養(yǎng)箱頂部正 中的紅外攝像頭來(lái)采集封閉式動(dòng)物飼養(yǎng)箱的背景圖像，并將該背景圖像作為參考圖像，如 圖3所示；四只小鼠被放入封閉式動(dòng)物飼養(yǎng)箱的四個(gè)獨(dú)立小隔間之后，可以通過(guò)紅外攝像 頭實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控，如圖4所示；步驟202 在預(yù)先設(shè)置的采樣時(shí)刻，紅外攝像頭以5幀/秒的速度采集封閉式動(dòng)物 飼養(yǎng)箱的圖像，并將采集到的圖像與封閉式動(dòng)物飼養(yǎng)箱的背景圖像進(jìn)行絕對(duì)差減；步驟203 將絕對(duì)差減后的圖像中高于預(yù)先設(shè)定顯示閾值的像素點(diǎn)設(shè)定為255，低 于預(yù)先設(shè)定顯示閾值的像素點(diǎn)設(shè)定為0，得到新的二值圖；顯示閾值可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物皮毛的顏色與背景顏色的差別來(lái)設(shè)定；步驟204 利用傅立葉變換進(jìn)行圖像除噪，并將除噪后的圖像分別劃分到四個(gè)獨(dú) 立小隔間；將除噪后的圖像分別劃分到四個(gè)獨(dú)立小隔間具體為將除噪后的屬于同一只小鼠 的圖像劃分到對(duì)應(yīng)于該小鼠所在的小隔間內(nèi)；步驟205 分別計(jì)算每個(gè)小隔間中的值為255的像素點(diǎn)的平均坐標(biāo)，并將該平均坐 標(biāo)設(shè)定為與該小隔間對(duì)應(yīng)的小鼠的位置坐標(biāo)；如圖5所示，圖中右上側(cè)每個(gè)白色亮塊代表一只小鼠的位置坐標(biāo)；步驟206 根據(jù)小鼠的位置坐標(biāo)，計(jì)算并存儲(chǔ)當(dāng)前采樣時(shí)刻小鼠相對(duì)于上一幀圖 像采集時(shí)刻的位置坐標(biāo)的運(yùn)動(dòng)位移及運(yùn)動(dòng)距離；在實(shí)際應(yīng)用中，可以根據(jù)實(shí)際情況來(lái)設(shè)定監(jiān)控小鼠的活動(dòng)時(shí)間，即在設(shè)定的時(shí)間 內(nèi)通過(guò)紅外攝像頭監(jiān)控小鼠的活動(dòng)，并將監(jiān)控到的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到計(jì)算中預(yù)先指定的數(shù)據(jù)文件 夾目錄中；根據(jù)計(jì)算出的小鼠的運(yùn)動(dòng)位移及運(yùn)動(dòng)距離，可以得到小鼠的運(yùn)動(dòng)軌跡；通過(guò)統(tǒng) 計(jì)一段時(shí)間內(nèi)的小鼠的運(yùn)動(dòng)位移，可以反應(yīng)這段時(shí)間內(nèi)小鼠的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；步驟207 將小鼠在每個(gè)采樣時(shí)刻的運(yùn)動(dòng)位移與預(yù)先設(shè)定的運(yùn)動(dòng)位移閾值進(jìn)行比 較，并將小于等于該閾值的運(yùn)動(dòng)位移所對(duì)應(yīng)的位置坐標(biāo)標(biāo)記為一個(gè)靜止點(diǎn)，且當(dāng)連續(xù)靜止 點(diǎn)的個(gè)數(shù)大于等于預(yù)先設(shè)定的靜止點(diǎn)個(gè)數(shù)閾值時(shí)，標(biāo)記連續(xù)靜止點(diǎn)對(duì)應(yīng)的采樣時(shí)間為一次 睡眠時(shí)間，存儲(chǔ)睡眠時(shí)間、睡眠次數(shù)和靜止點(diǎn)個(gè)數(shù)；在實(shí)際應(yīng)用中，可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)的具體情況來(lái)設(shè)定判斷小鼠是否睡眠的時(shí)間間隔， 本實(shí)施例設(shè)定的小鼠睡眠時(shí)間間隔為35秒，即在35秒采樣時(shí)間內(nèi)，如果小鼠保持身體靜止 不動(dòng)，則認(rèn)為小鼠處于睡眠狀態(tài)；通過(guò)統(tǒng)計(jì)一段時(shí)間內(nèi)的小鼠的睡眠時(shí)間，可以反應(yīng)這段時(shí) 間內(nèi)小鼠的睡眠狀態(tài)；另外，還可以使用大鼠來(lái)實(shí)現(xiàn)本實(shí)施例，可以設(shè)定大鼠睡眠時(shí)間間隔為40秒，即 在40秒采樣時(shí)間內(nèi)，如果大鼠保持身體靜止不動(dòng)，則認(rèn)為大鼠處于睡眠狀態(tài)；在實(shí)際應(yīng)用中，睡眠時(shí)間、睡眠次數(shù)和靜止點(diǎn)個(gè)數(shù)可以存儲(chǔ)到計(jì)算中預(yù)先指定的 數(shù)據(jù)文件夾目錄中；
步驟208 讀取計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)文件中的數(shù)據(jù)，并根據(jù)預(yù)先設(shè)定的步長(zhǎng)值將數(shù)據(jù)劃分為多個(gè)區(qū)段，計(jì)算每一個(gè)區(qū)段內(nèi)數(shù)據(jù)的算術(shù)平均值和標(biāo)準(zhǔn)差；步驟209 根據(jù)計(jì)算出的算術(shù)平均值和標(biāo)準(zhǔn)差，分析并繪制出小鼠的睡眠節(jié)律、睡 眠時(shí)間、睡眠次數(shù)和運(yùn)動(dòng)軌跡曲線圖。本實(shí)施例實(shí)現(xiàn)了對(duì)四只小鼠日常活動(dòng)的監(jiān)控，這四只小鼠分別在各自獨(dú)立的空間 內(nèi)活動(dòng)；封閉式動(dòng)物飼養(yǎng)箱為四只小鼠提供了全封閉且無(wú)干擾的生存空間，同時(shí)還保證了 小鼠的飲水和食物；通過(guò)控制LED可控光照明燈的照明亮度，實(shí)現(xiàn)了封閉式動(dòng)物飼養(yǎng)箱封 閉空間內(nèi)的晝夜節(jié)律變化。在實(shí)際應(yīng)用中，可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物形體大小，將封閉式動(dòng)物飼養(yǎng)箱劃分成多個(gè)獨(dú) 立的小隔間，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)多只實(shí)驗(yàn)動(dòng)物日?；顒?dòng)的監(jiān)控；紅外攝像頭采集的圖像數(shù)據(jù)可以 通過(guò)數(shù)據(jù)線和視頻采集卡傳輸?shù)接?jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)完成對(duì)視頻數(shù)據(jù)的處理。視頻采集卡可以 安裝在計(jì)算機(jī)的PCI擴(kuò)展插槽內(nèi)，或者通過(guò)其他接口方式與計(jì)算機(jī)連接，例如USB接口方 式。在具體生產(chǎn)實(shí)踐中，本實(shí)施例提供的技術(shù)方案可以通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，計(jì)算 機(jī)軟件用于實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物日常活動(dòng)的記錄、存儲(chǔ)和分析等功能，具體說(shuō)該軟件界面由參考 圖像窗口、實(shí)時(shí)圖像窗口、圖像顯示閾值調(diào)節(jié)、程序控制按鈕、實(shí)驗(yàn)動(dòng)物位置坐標(biāo)與運(yùn)動(dòng)距 離顯示欄和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)欄等部分構(gòu)成，如圖6所示。在獲取實(shí)驗(yàn)動(dòng)物日?；顒?dòng)數(shù)據(jù)后，計(jì)算機(jī) 軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得到實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的睡眠節(jié)律、睡眠時(shí)間、睡眠次數(shù)及運(yùn)動(dòng)軌跡等實(shí)驗(yàn)結(jié) 果。計(jì)算機(jī)軟件判定實(shí)驗(yàn)動(dòng)物是否進(jìn)入睡眠狀態(tài)的依據(jù)是實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的位置坐標(biāo)連續(xù)在預(yù) 先設(shè)定的時(shí)間(小鼠為35秒，大鼠為40秒)內(nèi)保持不變，則認(rèn)為實(shí)驗(yàn)動(dòng)物正處于睡眠狀態(tài)， 否則認(rèn)為飼養(yǎng)動(dòng)物處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。數(shù)據(jù)分析的主界面如圖7所示，點(diǎn)"load"按鈕可以設(shè) 定需要加載的文件的路徑(如圖8所示)，設(shè)定好路徑后就可按"Add"按鈕將該文件加入 到要分析的文件列表中，此時(shí)就可以對(duì)添加的文件簡(jiǎn)單作圖，點(diǎn)擊“plot”按鈕。圖9示出 了一天時(shí)間內(nèi)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的活動(dòng)情況。另外，還可以利用通配符一次添加多個(gè)文件，并對(duì)添加 的多個(gè)文件簡(jiǎn)單作圖，得到連續(xù)四天內(nèi)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的活動(dòng)情況(如圖10所示)。點(diǎn)擊"Even plot"按鈕以選定的時(shí)段長(zhǎng)度對(duì)讀入數(shù)據(jù)分時(shí)段平均作圖(如圖11所示)，本實(shí)施例以12 小時(shí)為時(shí)間段長(zhǎng)度，得到的平均段分析結(jié)果，其中兩條曲線分別為動(dòng)物運(yùn)動(dòng)量曲線和動(dòng)物 睡眠時(shí)間曲線，兩條曲線為互補(bǔ)關(guān)系，即運(yùn)動(dòng)量少則睡眠時(shí)間多，反之同理。在分段統(tǒng)計(jì)后 就可以點(diǎn)擊"Phase display"按鈕，分別畫出四只小鼠的節(jié)律變化圖(如圖12所示)，其 中圖12 —共有四欄，每一欄分別表示一只實(shí)驗(yàn)小鼠睡眠節(jié)律變化情況，一共記錄了連續(xù)三 天的數(shù)據(jù)，每一欄中的三條曲線分別代表每一天小鼠睡眠節(jié)律變化情況；點(diǎn)擊“histom”得 到動(dòng)物的運(yùn)動(dòng)軌跡圖，如圖13所示。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，與通過(guò)探測(cè)腦電波確定動(dòng)物睡眠狀態(tài)的方法相比較，本發(fā)明實(shí)施 例提供的方法得到的動(dòng)物睡眠節(jié)律、睡眠時(shí)間、睡眠次數(shù)和運(yùn)動(dòng)軌跡等實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確可靠， 如圖14所示。本發(fā)明實(shí)施例提供的方法操作簡(jiǎn)單，科學(xué)準(zhǔn)確，對(duì)操作人員要求低，對(duì)實(shí)驗(yàn)動(dòng) 物無(wú)任何干擾，且一次可同時(shí)記錄及分析多只實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的日?；顒?dòng)狀態(tài)，適合大規(guī)模使用。參見圖15，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種監(jiān)控動(dòng)物日?；顒?dòng)的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括第一采集模塊，用于采集并發(fā)送封閉式動(dòng)物飼養(yǎng)箱的背景圖像；第二采集模塊，用于在預(yù)先設(shè)置的采樣時(shí)刻，采集并發(fā)送封閉式動(dòng)物飼養(yǎng)箱中實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的圖像；
差減模塊，用于接收第一采集模塊和第二采集模塊發(fā)送的圖像，并對(duì)接收到的圖像進(jìn)行絕對(duì)差減，發(fā)送差減結(jié)果；標(biāo)記模塊，用于接收差減模塊發(fā)送的差減結(jié)果，并對(duì)差減結(jié)果中高于預(yù)先設(shè)定顯 示閾值的像素點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)記，發(fā)送標(biāo)記結(jié)果；計(jì)算設(shè)定模塊，用于接收標(biāo)記模塊發(fā)送的標(biāo)記結(jié)果，根據(jù)標(biāo)記結(jié)果計(jì)算出帶有標(biāo) 記的像素點(diǎn)的平均坐標(biāo)，將平均坐標(biāo)設(shè)定為實(shí)驗(yàn)動(dòng)物在當(dāng)前采樣時(shí)刻的位置坐標(biāo)，并根據(jù) 位置坐標(biāo)計(jì)算出實(shí)驗(yàn)動(dòng)物相對(duì)于上一次采樣時(shí)刻的位置坐標(biāo)的運(yùn)動(dòng)位移及運(yùn)動(dòng)距離，發(fā)送 計(jì)算結(jié)果；比較標(biāo)記模塊，用于接收計(jì)算設(shè)定模塊發(fā)送的計(jì)算結(jié)果，并將實(shí)驗(yàn)動(dòng)物在每個(gè)采 樣時(shí)刻的運(yùn)動(dòng)位移與預(yù)先設(shè)定的運(yùn)動(dòng)位移閾值進(jìn)行比較，將小于等于閾值的運(yùn)動(dòng)位移所對(duì) 應(yīng)的位置坐標(biāo)標(biāo)記為一個(gè)靜止點(diǎn)；當(dāng)連續(xù)靜止點(diǎn)的個(gè)數(shù)大于等于預(yù)先設(shè)定的靜止點(diǎn)個(gè)數(shù)閾 值時(shí)，標(biāo)記連續(xù)靜止點(diǎn)對(duì)應(yīng)的采樣時(shí)間為一次睡眠時(shí)間，發(fā)送比較標(biāo)記結(jié)果；輸出模塊，用于根據(jù)計(jì)算設(shè)定模塊和比較標(biāo)記模塊發(fā)送的計(jì)算結(jié)果和比較標(biāo)記結(jié) 果，輸出實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的睡眠節(jié)律、睡眠時(shí)間、睡眠次數(shù)和運(yùn)動(dòng)軌跡。其中，計(jì)算設(shè)定模塊包括第一計(jì)算單元，用于接收標(biāo)記模塊發(fā)送的標(biāo)記結(jié)果，并根據(jù)標(biāo)記結(jié)果計(jì)算出帶有 標(biāo)記的像素點(diǎn)的平均坐標(biāo)，發(fā)送平均坐標(biāo)；設(shè)定單元，用于接收第一計(jì)算單元發(fā)送的平均坐標(biāo)，并將平均坐標(biāo)設(shè)定為實(shí)驗(yàn)動(dòng) 物在當(dāng)前采樣時(shí)刻的位置坐標(biāo)，發(fā)送位置坐標(biāo)；第二計(jì)算單元，用于接收設(shè)定單元發(fā)送的位置坐標(biāo)，并根據(jù)位置坐標(biāo)計(jì)算出實(shí)驗(yàn) 動(dòng)物相對(duì)于上一次采樣時(shí)刻的位置坐標(biāo)的運(yùn)動(dòng)位移及運(yùn)動(dòng)距離，發(fā)送運(yùn)動(dòng)位移及運(yùn)動(dòng)距罔。其中，比較標(biāo)記模塊包括比較單元，用于接收第二計(jì)算單元發(fā)送的運(yùn)動(dòng)位移，并將實(shí)驗(yàn)動(dòng)物在每個(gè)采樣時(shí) 刻的運(yùn)動(dòng)位移與預(yù)先設(shè)定的運(yùn)動(dòng)位移閾值進(jìn)行比較，發(fā)送比較結(jié)果；標(biāo)記單元，用于接收比較單元發(fā)送的比較結(jié)果，并將小于等于閾值的運(yùn)動(dòng)位移所 對(duì)應(yīng)的位置坐標(biāo)標(biāo)記為一個(gè)靜止點(diǎn)，且當(dāng)連續(xù)靜止點(diǎn)的個(gè)數(shù)大于等于預(yù)先設(shè)定的靜止點(diǎn)個(gè) 數(shù)閾值時(shí)，標(biāo)記連續(xù)靜止點(diǎn)對(duì)應(yīng)的采樣時(shí)間為一次睡眠時(shí)間，發(fā)送標(biāo)記結(jié)果。其中，輸出模塊包括存儲(chǔ)單元，用于接收設(shè)定單元和標(biāo)記單元發(fā)送的位置坐標(biāo)和標(biāo)記結(jié)果，并將位置 坐標(biāo)和標(biāo)記結(jié)果存儲(chǔ)到計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)文件中；讀取同步化單元，用于讀取數(shù)據(jù)文件中的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)按照其采集時(shí)間同步到 統(tǒng)一時(shí)間軸上；分段平均單元，用于根據(jù)預(yù)先設(shè)定的步長(zhǎng)值將數(shù)據(jù)劃分為多個(gè)區(qū)段，并計(jì)算每一 個(gè)區(qū)段內(nèi)數(shù)據(jù)的算術(shù)平均值和標(biāo)準(zhǔn)差，發(fā)送算術(shù)平均值和標(biāo)準(zhǔn)差；睡眠分析單元，用于接收算術(shù)平均值和標(biāo)準(zhǔn)差，并根據(jù)算術(shù)平均值和標(biāo)準(zhǔn)差分析 出實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的睡眠節(jié)律、睡眠時(shí)間、睡眠次數(shù)和運(yùn)動(dòng)軌跡，發(fā)送分析結(jié)果；繪制單元，用于接收睡眠分析單元發(fā)送的分析結(jié)果，并根據(jù)分析結(jié)果繪制出實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的睡眠節(jié)律、睡眠時(shí)間、睡眠次數(shù)和運(yùn)動(dòng)軌跡曲線圖。參見圖16，本發(fā)明實(shí)施例還提供了另一種監(jiān)控動(dòng)物日常活動(dòng)的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括 封閉式動(dòng)物飼養(yǎng)箱、照明燈、視頻采集模塊和計(jì)算機(jī)。其中，照明燈安裝在封閉式動(dòng)物飼養(yǎng) 箱的頂部，用于設(shè)定動(dòng)物飼養(yǎng)箱內(nèi)的晝夜節(jié)律變化；視頻采集模塊，用于采集封閉式動(dòng)物飼 養(yǎng)箱內(nèi)的視頻圖像，并將視頻圖像傳輸給計(jì)算機(jī)；計(jì)算機(jī)，用于接收且存儲(chǔ)視頻圖像，并根 據(jù)視頻圖像分析出動(dòng)物睡眠節(jié)律、睡眠時(shí)間、睡眠次數(shù)和運(yùn)動(dòng)軌跡。視頻采集模塊通過(guò)數(shù)據(jù) 線與計(jì)算機(jī)相連。視頻采集模塊包括視頻獲取單元和A/D轉(zhuǎn)換單元；視頻獲取單元，用于實(shí)時(shí)獲取 封閉式動(dòng)物飼養(yǎng)箱內(nèi)的視頻圖像，并將獲取到的視頻圖像發(fā)送給A/D轉(zhuǎn)換單元；A/D轉(zhuǎn)換單 元，用于接收視頻獲取單元發(fā)送的視頻圖像，并將視頻圖像進(jìn)行數(shù)字離散化處理，發(fā)送給計(jì) 算機(jī)。在實(shí)際應(yīng)用中，視頻獲取單元可以但不限于紅外攝像頭；A/D轉(zhuǎn)換單元可以但不限于 視頻采集卡；照明燈可以但不限于程序可控LED燈；計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)有用于分析動(dòng)物日?；顒?dòng) 數(shù)據(jù)的軟件。本實(shí)施例采用紅外攝像頭記錄實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的日常運(yùn)動(dòng)，通過(guò)計(jì)算機(jī)中存儲(chǔ)的運(yùn)動(dòng)距 離記錄與分析軟件處理后，得到被觀察實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的睡眠周期節(jié)律變化、睡眠時(shí)間、睡眠次數(shù) 及運(yùn)動(dòng)軌跡等行為科學(xué)學(xué)數(shù)據(jù)。本發(fā)明提供的監(jiān)控動(dòng)物日?；顒?dòng)的方法及系統(tǒng)，可以長(zhǎng)時(shí)間對(duì)多只實(shí)驗(yàn)動(dòng)物進(jìn)行無(wú)干擾監(jiān)控，并自動(dòng)獲取和分析實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的睡眠周期節(jié)律、睡眠時(shí)間、睡眠次數(shù)和運(yùn)動(dòng)軌跡 等實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，以便于開展與動(dòng)物日常行為相關(guān)的藥理學(xué)、基因?qū)W和神經(jīng)生物學(xué)等方面的實(shí) 驗(yàn)研究，特別是與睡眠相關(guān)的研究。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種監(jiān)控動(dòng)物日常活動(dòng)的方法，其特征在于，所述方法包括步驟A采集封閉式動(dòng)物飼養(yǎng)箱的背景圖像，并將多只實(shí)驗(yàn)動(dòng)物放入所述封閉式動(dòng)物飼養(yǎng)箱中；步驟B在預(yù)先設(shè)置的采樣時(shí)刻，采集所述封閉式動(dòng)物飼養(yǎng)箱中實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的圖像，將采集到的圖像與所述背景圖像進(jìn)行絕對(duì)差減，并對(duì)差減后得到的圖像中高于預(yù)先設(shè)定顯示閾值的像素點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)記；步驟C計(jì)算出帶有標(biāo)記的像素點(diǎn)的平均坐標(biāo)，將所述平均坐標(biāo)設(shè)定為實(shí)驗(yàn)動(dòng)物在當(dāng)前采樣時(shí)刻的位置坐標(biāo)，并根據(jù)所述位置坐標(biāo)計(jì)算出實(shí)驗(yàn)動(dòng)物相對(duì)于上一次采樣時(shí)刻的位置坐標(biāo)的運(yùn)動(dòng)位移及運(yùn)動(dòng)距離；步驟D將實(shí)驗(yàn)動(dòng)物在每個(gè)采樣時(shí)刻的運(yùn)動(dòng)位移與預(yù)先設(shè)定的運(yùn)動(dòng)位移閾值進(jìn)行比較，并將小于等于所述閾值的運(yùn)動(dòng)位移所對(duì)應(yīng)的位置坐標(biāo)標(biāo)記為一個(gè)靜止點(diǎn)；當(dāng)連續(xù)靜止點(diǎn)的個(gè)數(shù)大于等于預(yù)先設(shè)定的靜止點(diǎn)個(gè)數(shù)閾值時(shí)，標(biāo)記連續(xù)靜止點(diǎn)對(duì)應(yīng)的采樣時(shí)間為一次睡眠時(shí)間；步驟E根據(jù)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物在每個(gè)采樣時(shí)刻的位置坐標(biāo)、標(biāo)記的睡眠時(shí)間及睡眠次數(shù)和靜止點(diǎn)的個(gè)數(shù)，得出實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的睡眠節(jié)律、睡眠時(shí)間、睡眠次數(shù)和運(yùn)動(dòng)軌跡。
2.如權(quán)利要求1所述的監(jiān)控動(dòng)物日?；顒?dòng)的方法，其特征在于，所述步驟A具體包括 步驟Al 將封閉式動(dòng)物飼養(yǎng)箱劃分成多個(gè)相同大小的獨(dú)立空間，并通過(guò)攝像頭采集所述封閉式動(dòng)物飼養(yǎng)箱的背景圖像；步驟A2 將多只實(shí)驗(yàn)動(dòng)物分別放入每個(gè)相同大小的獨(dú)立空間中。
3.如權(quán)利要求1所述的監(jiān)控動(dòng)物日常活動(dòng)的方法，其特征在于，所述步驟E具體包括 步驟El 將實(shí)驗(yàn)動(dòng)物在每個(gè)采樣時(shí)刻的位置坐標(biāo)、標(biāo)記的睡眠時(shí)間及睡眠次數(shù)和靜止點(diǎn)的個(gè)數(shù)存儲(chǔ)到計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)文件中；步驟E2:讀取所述數(shù)據(jù)文件中的數(shù)據(jù)，并根據(jù)預(yù)先設(shè)定的步長(zhǎng)值將所述數(shù)據(jù)劃分為多 個(gè)區(qū)段，計(jì)算每一個(gè)區(qū)段內(nèi)數(shù)據(jù)的算術(shù)平均值和標(biāo)準(zhǔn)差；步驟E3:根據(jù)所述算術(shù)平均值和標(biāo)準(zhǔn)差，分析并繪制出實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的睡眠節(jié)律、睡眠時(shí) 間、睡眠次數(shù)和運(yùn)動(dòng)軌跡曲線圖。
4.如權(quán)利要求1-3中任一權(quán)利要求所述的監(jiān)控動(dòng)物日常活動(dòng)的方法，其特征在于，所 述封閉式動(dòng)物飼養(yǎng)箱的頂部正中有一個(gè)攝像頭安裝孔，一個(gè)側(cè)面有靜音風(fēng)扇安裝孔，以及 兩側(cè)有多個(gè)飲水孔。
5.一種監(jiān)控動(dòng)物日?；顒?dòng)的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括 第一采集模塊，用于采集并發(fā)送封閉式動(dòng)物飼養(yǎng)箱的背景圖像；第二采集模塊，用于在預(yù)先設(shè)置的采樣時(shí)刻，采集并發(fā)送所述封閉式動(dòng)物飼養(yǎng)箱中實(shí) 驗(yàn)動(dòng)物的圖像；差減模塊，用于接收所述第一采集模塊和第二采集模塊發(fā)送的圖像，并對(duì)接收到的圖 像進(jìn)行絕對(duì)差減，發(fā)送差減結(jié)果；標(biāo)記模塊，用于接收所述差減模塊發(fā)送的差減結(jié)果，并對(duì)差減結(jié)果中高于預(yù)先設(shè)定顯 示閾值的像素點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)記，發(fā)送標(biāo)記結(jié)果；計(jì)算設(shè)定模塊，用于接收所述標(biāo)記模塊發(fā)送的標(biāo)記結(jié)果，根據(jù)所述標(biāo)記結(jié)果計(jì)算出帶 有標(biāo)記的像素點(diǎn)的平均坐標(biāo)，將所述平均坐標(biāo)設(shè)定為實(shí)驗(yàn)動(dòng)物在當(dāng)前采樣時(shí)刻的位置坐標(biāo)，并根據(jù)所述位置坐標(biāo)計(jì)算出實(shí)驗(yàn)動(dòng)物相對(duì)于上一次采樣時(shí)刻的位置坐標(biāo)的運(yùn)動(dòng)位移及 運(yùn)動(dòng)距離，發(fā)送計(jì)算結(jié)果；比較標(biāo)記模塊，用于接收所述計(jì)算設(shè)定模塊發(fā)送的計(jì)算結(jié)果，并將實(shí)驗(yàn)動(dòng)物在每個(gè)采 樣時(shí)刻的運(yùn)動(dòng)位移與預(yù)先設(shè)定的運(yùn)動(dòng)位移閾值進(jìn)行比較，將小于等于所述閾值的運(yùn)動(dòng)位移 所對(duì)應(yīng)的位置坐標(biāo)標(biāo)記為一個(gè)靜止點(diǎn)；當(dāng)連續(xù)靜止點(diǎn)的個(gè)數(shù)大于等于預(yù)先設(shè)定的靜止點(diǎn)個(gè) 數(shù)閾值時(shí)，標(biāo)記連續(xù)靜止點(diǎn)對(duì)應(yīng)的采樣時(shí)間為一次睡眠時(shí)間，發(fā)送比較標(biāo)記結(jié)果；輸出模塊，用于根據(jù)所述計(jì)算設(shè)定模塊和比較標(biāo)記模塊發(fā)送的計(jì)算結(jié)果和比較標(biāo)記結(jié) 果，輸出實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的睡眠節(jié)律、睡眠時(shí)間、睡眠次數(shù)和運(yùn)動(dòng)軌跡。
6.如權(quán)利要求5所述的監(jiān)控動(dòng)物日?；顒?dòng)的系統(tǒng)，其特征在于，所述計(jì)算設(shè)定模塊包括第一計(jì)算單元，用于接收所述標(biāo)記模塊發(fā)送的標(biāo)記結(jié)果，并根據(jù)所述標(biāo)記結(jié)果計(jì)算出 帶有標(biāo)記的像素點(diǎn)的平均坐標(biāo)，發(fā)送所述平均坐標(biāo)；設(shè)定單元，用于接收所述第一計(jì)算單元發(fā)送的平均坐標(biāo)，并將所述平均坐標(biāo)設(shè)定為實(shí) 驗(yàn)動(dòng)物在當(dāng)前采樣時(shí)刻的位置坐標(biāo)，發(fā)送所述位置坐標(biāo)；第二計(jì)算單元，用于接收所述設(shè)定單元發(fā)送的位置坐標(biāo)，并根據(jù)所述位置坐標(biāo)計(jì)算出 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物相對(duì)于上一次采樣時(shí)刻的位置坐標(biāo)的運(yùn)動(dòng)位移及運(yùn)動(dòng)距離，發(fā)送所述運(yùn)動(dòng)位移及 運(yùn)動(dòng)距離。
7.如權(quán)利要求6所述的監(jiān)控動(dòng)物日常活動(dòng)的系統(tǒng)，其特征在于，所述比較標(biāo)記模塊包括比較單元，用于接收所述第二計(jì)算單元發(fā)送的運(yùn)動(dòng)位移，并將實(shí)驗(yàn)動(dòng)物在每個(gè)采樣時(shí) 刻的運(yùn)動(dòng)位移與預(yù)先設(shè)定的運(yùn)動(dòng)位移閾值進(jìn)行比較，發(fā)送比較結(jié)果；標(biāo)記單元，用于接收所述比較單元發(fā)送的比較結(jié)果，并將小于等于所述閾值的運(yùn)動(dòng)位 移所對(duì)應(yīng)的位置坐標(biāo)標(biāo)記為一個(gè)靜止點(diǎn)，且當(dāng)連續(xù)靜止點(diǎn)的個(gè)數(shù)大于等于預(yù)先設(shè)定的靜止 點(diǎn)個(gè)數(shù)閾值時(shí)，標(biāo)記連續(xù)靜止點(diǎn)對(duì)應(yīng)的采樣時(shí)間為一次睡眠時(shí)間，發(fā)送標(biāo)記結(jié)果。
8.如權(quán)利要求7所述的監(jiān)控動(dòng)物日?；顒?dòng)的系統(tǒng)，其特征在于，所述輸出模塊包括 存儲(chǔ)單元，用于接收所述設(shè)定單元和標(biāo)記單元發(fā)送的位置坐標(biāo)和標(biāo)記結(jié)果，并將所述位置坐標(biāo)和標(biāo)記結(jié)果存儲(chǔ)到計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)文件中；讀取同步化單元，用于讀取所述數(shù)據(jù)文件中的數(shù)據(jù)，并將所述數(shù)據(jù)按照其采集時(shí)間同 步到統(tǒng)一時(shí)間軸上；分段平均單元，用于根據(jù)預(yù)先設(shè)定的步長(zhǎng)值將所述數(shù)據(jù)劃分為多個(gè)區(qū)段，并計(jì)算每一 個(gè)區(qū)段內(nèi)數(shù)據(jù)的算術(shù)平均值和標(biāo)準(zhǔn)差，發(fā)送所述算術(shù)平均值和標(biāo)準(zhǔn)差；睡眠分析單元，用于接收所述算術(shù)平均值和標(biāo)準(zhǔn)差，并根據(jù)所述算術(shù)平均值和標(biāo)準(zhǔn)差 分析出實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的睡眠節(jié)律、睡眠時(shí)間、睡眠次數(shù)和運(yùn)動(dòng)軌跡，發(fā)送分析結(jié)果；繪制單元，用于接收所述睡眠分析單元發(fā)送的分析結(jié)果，并根據(jù)所述分析結(jié)果繪制出 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的睡眠節(jié)律、睡眠時(shí)間、睡眠次數(shù)和運(yùn)動(dòng)軌跡曲線圖。
9.一種監(jiān)控動(dòng)物日?；顒?dòng)的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括封閉式動(dòng)物飼養(yǎng)箱、照明 燈、視頻采集模塊和計(jì)算機(jī)；所述照明燈安裝在所述封閉式動(dòng)物飼養(yǎng)箱的頂部，用于設(shè)定所述封閉式動(dòng)物飼養(yǎng)箱內(nèi) 的晝夜節(jié)律變化；所述視頻采集模塊，用于采集所述封閉式動(dòng)物飼養(yǎng)箱內(nèi)的視頻圖像，并將所述視頻圖 像傳輸給所述計(jì)算機(jī)；所述計(jì)算機(jī)，用于接收且存儲(chǔ)所述視頻圖像，并根據(jù)所述視頻圖像分析出實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的 睡眠節(jié)律、睡眠時(shí)間、睡眠次數(shù)和運(yùn)動(dòng)軌跡；所述視頻采集模塊通過(guò)數(shù)據(jù)線與所述計(jì)算機(jī)相連。
10.如權(quán)利要求9所述的監(jiān)控動(dòng)物日?；顒?dòng)的系統(tǒng)，其特征在于，所述視頻采集模塊包 括視頻獲取單元和A/D轉(zhuǎn)換單元；所述視頻獲取單元，用于實(shí)時(shí)獲取所述封閉式動(dòng)物飼養(yǎng)箱內(nèi)的視頻圖像，并將獲取到 的視頻圖像發(fā)送給所述A/D轉(zhuǎn)換單元；所述A/D轉(zhuǎn)換單元，用于接收所述視頻獲取單元發(fā)送的視頻圖像，并將所述視頻圖像 進(jìn)行數(shù)字離散化處理，發(fā)送給所述計(jì)算機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種監(jiān)控動(dòng)物日?；顒?dòng)的方法及系統(tǒng)，屬于圖像數(shù)據(jù)處理技術(shù)領(lǐng)域。所述方法包括采集動(dòng)物飼養(yǎng)箱的背景圖像，放入實(shí)驗(yàn)動(dòng)物；采集動(dòng)物圖像，將其與背景圖像進(jìn)行差減，對(duì)差減中高于顯示閾值的像素點(diǎn)標(biāo)記；計(jì)算標(biāo)記像素點(diǎn)的平均坐標(biāo)，并計(jì)算出運(yùn)動(dòng)位移及運(yùn)動(dòng)距離；將小于等于設(shè)定閾值的運(yùn)動(dòng)位移對(duì)應(yīng)的位置坐標(biāo)標(biāo)記為靜止點(diǎn)，當(dāng)連續(xù)靜止點(diǎn)個(gè)數(shù)大于等于靜止點(diǎn)個(gè)數(shù)閾值時(shí)，標(biāo)記一次睡眠；根據(jù)標(biāo)記的結(jié)果，得出實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的睡眠節(jié)律、睡眠時(shí)間、睡眠次數(shù)和運(yùn)動(dòng)軌跡。本發(fā)明還提供了兩種監(jiān)控動(dòng)物日?；顒?dòng)的系統(tǒng)。本發(fā)明可以長(zhǎng)時(shí)間對(duì)多只實(shí)驗(yàn)動(dòng)物進(jìn)行無(wú)干擾監(jiān)控，并自動(dòng)獲取和分析實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的睡眠周期節(jié)律、時(shí)間、次數(shù)和運(yùn)動(dòng)軌跡等實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
文檔編號(hào)A01K1/03GK101826197SQ200910079539
公開日2010年9月8日 申請(qǐng)日期2009年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月6日
發(fā)明者丁澄, 占成, 羅敏敏 申請(qǐng)人:北京百奧金生物科技有限公司