CN100484466C - 一种鼠类运动能力检测方法与系统 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种鼠类运动能力检测方法与系统，其特点是采用由金属网格底板并用机玻璃板制作的实验箱、摄像机、计算机、及计算机系统与检测软件构成的检测系统，通过实验箱外安装的摄像机，将鼠类放入实验箱内，使鼠类在金属网格底板上行走，对鼠腿掉落行走实验箱金属网格板次数的检测，反映出被测鼠运动能力的损伤程度，通过摄像机将鼠的行走过程的图像数据输入计算机，由计算机的检测软件自动识别、检测、分析和记录。改善了实验条件，提供了该领域长期以来迫切的需要的实验检测系统和方法，具有自动化控制与检测程度高、记录准确、检测数据真实与可信等优点。
Description
技术领域
本发明涉及生物、医学、药学、数字图像处理领域，特别是一种鼠类运动能力检测方法与系统。
技术背景
目前，在生物、医学、药学等领域，都需要检测用于实验用的鼠类的运动能力。例如在某些生物实验中，鼠类在特定的环境中受损伤后，其运动能力会有一定的下降，需要通过一些实验手段来检测其运动能力受损伤的情况。
传统的方法是将被检测的老鼠置入下方有镂空的密封箱子中，在鼠类运动能力正常时，其腿部不会掉出箱子；若其运动能力有损时，其腿部会掉出箱子，通过人工计数，数出鼠腿掉出箱子的次数来确定该鼠运动能力受损的情况。
传统的检测方法需要用人眼来识别，会带来很大程度上的人工误差。主要表现为：(1)误判：一般规定必须是鼠腿掉出箱子到某个高度计为一次掉落，但人眼很难掌握这个高度，只能通过经验来判断，这样就会由于主观上的因素影响到计数的准确性；(2)漏计：在计数过程中需要专人一直盯着运动中的被检测鼠，而且一般是长时间的进行重复测量，于是眼睛疲劳、注意力不集中等因素都会导致遗漏计数情况的发生。
在检测鼠类行走能力的这些实验中，通常在科研机构中基本都是由硕士生甚至是博士生来承担这个工作，让他们做这种重复性的没有任何技术含量的工作，在一定程度上是对人力资源的极大浪费。这就迫切的需要发明一种精度高、可自动化控制的鼠类运动能力检测系统。
发明内容
本发明目的就是针对以上所述检测鼠类行走能力实验落后的技术现状，提供一种能够自动检测、准确记录、数据真实可信的鼠类运动能力检测方法与系统。
本发明为实现上述目的采用的技术方案是：
一种鼠类运动检测方法，特点是采用有金属网格底板并用机玻璃板制作的实验箱、摄像机、计算机、及计算机系统与检测软件；摄像机的前端摄像机信号输入连接的计算机视频采集卡，计算机系统与检测软件启动并进入工作状态后，首先将鼠类放入实验箱内，使鼠类在金属网格底板上行走；第二通过对鼠腿掉落行走实验箱金属网格板次数的检测，反映出被测鼠运动能力的损伤程度；第三应用摄像机，将鼠的行走过程输入计算机，并通过检测软件实现自动识别和检测。
所述的检测软件的流程，包括以下步骤：
(1)、初始化软件设置：
a)获取当前环境图像，通过对环境光线的判断，自动调整捕获的图像的亮度、对比度、饱和度、色度、锐度；
b)设置检测平面、网格平面位置，设置鼠类行走区、结束区位置；
c)获取当前图像，存入计算机缓存；
d)设置在视频图像上的文字、时间叠加设置；
(2)、监控开始与记时开始：
(3)、监控是否结束判断：是(Y)，记时结束，进入数据校验与将结果输出到数据库，及打印数据，其中：数据库保存，包括鼠的名称、实验时间、行走时间、掉落次数、掉落的部分、掉落和离开时的时间与图像、实验的结果，并提供统计、及分析功能；否(N)，执行以检测步骤；
(4)、扫描监控平面，检测是否有鼠腿掉落；判断掉落的为左前腿、右前腿、左后腿、右后腿或尾巴；同时要检测是否有多条腿掉落的情况；
(5)、跟踪鼠腿，检测是否离开金属网格平面；
(6)、鼠腿掉落总次记数，同时显示掉落次数和时间；
(7)、用矩形方块显示被测鼠的当前位置，并返回进行监控是否结束判断，循环检测直至检测结束。
一种鼠类运动检测系统，包括鼠类行走实验箱，其特点是还包括实验箱外安装的摄像机、计算机及计算机的系统与检测软件，由电缆连接摄像机的信号输出接口与计算机视频采集卡接口。
本发明一种鼠类运动能力检测系统与方法，采用数字图像处理的方式检测鼠类运动能力系统，在检测过程中与被测鼠没有任何物理接触，能准确反映被测鼠的运动情况，改善了实验条件，减轻实验人员劳动强度，提供了该领域长期以来迫切的需要的实验检测系统和方法，它具有自动化控制与检测程度高、记录准确、检测数据真实与可信等优点。
本发明一种鼠类运动能力检测系统可满足对鼠类大小、行走方向、行走距离、光线环境等不同条件的要求，可广泛应用于各种类型的鼠类动物实验。
附图说明
图1是系统示意图；
图2是鼠类行走箱图；
图3是摄像系统俯视图；
图4是摄像系统沿鼠的行走方向观察图；
图5是检测软件流程图；
具体实施方式
以下结合附图进行具体实施方式的详细说明
图1所示，是本发明一种鼠类运动检测系统，包括鼠类行走实验箱、摄像机、计算机及计算机的系统与检测软件，由电缆连接摄像机的信号输出接口与计算机视频采集卡接口，计算机可存储实验数据和连接打印外部设备。
图2所示，是鼠类行走箱。鼠类行走实验箱是用机玻璃板制作的透明实验箱，实验箱由带盖1的开始区部分2，即放入鼠类区，带盖1的结束区部分3，即检测完毕取出鼠类区，以及连接开始区部分与结束区部分的鼠类行走通道部分4所构成，在鼠类行走通道部分箱底有金属网格底板5，在鼠类行走通道部分背面为纯白色作背景6；另外，分别在开始区部分与结束区部分下端设有放置检测装置及相关仪器设备等的储物柜7。
图3所示，是摄像系统俯视图；图3所示，是摄像系统沿鼠的行走方向观察图；摄像机11装于实验箱外部，其摄像机是现有成熟技术，如各种品牌的数码摄像机，它可适应不同监测精度要求，使用的计算机配置要求不高，仅需2.4G处理器、512M内存、空PCI插槽一个，即可满足最低使用要求，对目前绝大多数计算机都可适用。检测软件采用了优化的算法设计，具有强大的数据库功能，可管理历史实验数据，对实验结果进行分析。
本发明一种鼠类运动能力检测方法，是采用上述鼠类运动检测系统，将鼠类放入实验箱内，使鼠类在金属网格底板上行走，可根据被测鼠大小可，选择不同大小网格的金属网格板，以及调节行走通道的长度及宽度进行检测鼠类运动能力，通过对鼠腿掉落行走实验箱金属网格板次数的检测，反映出被测鼠运动能力的损伤程度，并应用摄像机，将鼠的行走过程输入计算机，通过检测软件实现自动识别和检测，在实验箱外增加和选用不同的遮光布罩，可营造鼠类所需光线环境。其检测鼠类运动能力有以下步骤：
1、选取合适位置，用三脚架固定好监控摄像机；
2、接通监控摄像机、计算机电源；
3、打开检测软件，设置检测平面、金属网格平面、行走区位置；
4、输入被测鼠名称等相关信息；
5、进行检测参数设置，若需设置的参数与上次实验相同则不用重复设置，软件中已保存好上次设置过后的参数；
6、点击检测软件中的“开始检测”，软件的自动检测功能开始工作，检测是否有鼠进入行走区；
7、揭开实验箱的顶盖，将被测鼠放入实验箱内，检测即开始；
8、计算机由测试软件检测到被测鼠进入行走区后，显示被测鼠名称、开始时间；例如：“xx鼠开始行走，时间：2007年5月6日星期日08:00:29”；
9、在被测鼠的行走过程中，检测鼠腿、尾巴等是否掉落到指定高度平面，若检测到有掉落，保存当前图像、当前时间、掉落部分的颜色、掉落部分的颜色相对应的鼠部位的名称到图像数据库文件中，并显示掉落次数、掉落时间及与掉落部分的颜色相对应的鼠部位的名称；例如：“1--->08:01:09左后腿”；
10、跟踪检测掉落的腿是否回到金属网格平面上方，若回到则保存当前图像、当前时间到图像数据库文件中，同时要检测在此过程中是否有其它腿掉落；
11、重复上述两个过程，直到检测到被测鼠已离开行走区，则检测完毕，并显示本次检测结果。
例如：“xx鼠于2007年5月6日星期日08:00:29开始行走，08:11:36行走结束，行走时间为：11分7秒；一共掉落9次，其中左前腿2次，右前腿1次，左后腿3次，右后腿3次，尾巴0次。”并将本次结果存入实验结果数据库中。
用户可选择进入数据校验功能对结果进行人工矫正，同时，通过软件算法的设计，自动对识别结果进行评估。可提供对每一次识别结果的可信度系数，同时，在软件中的数据校验将可信度标注在捕获的图片上，在鼠腿进入和离开指定检测平面位置处，用绿色矩形框表示。若方框为一个表示结果自动识别最为可信，方框越多则表示结果的可信度越低。
多次实验后可以用数据库功能进行统计及分析功能，例如对同一只鼠的不同时间行走状态的比较。
本发明一种鼠类运动能力检测方法，检测软件是其最核心部分，图5所示，是检测软件流程图，主检测流程与步骤包括：
(1)、初始化软件设置：
a)获取当前环境图像，通过对环境光线的判断，自动调整捕获的图像的亮度、对比度、饱和度、色度、锐度；
b)设置检测平面、网格平面位置，设置鼠类行走区、结束区位置；
c)获取当前图像，存入计算机缓存；
d)设置在视频图像上的文字、时间叠加设置；
(2)、监控开始与记时开始：
(3)、监控是否结束判断：是(Y)，记时结束，进入数据校验与将结果输出到数据库，及打印数据，其中：数据库保存，包括鼠的名称、实验时间、行走时间、掉落次数、掉落的部分、掉落和离开时的时间与图像、实验的结果，并提供统计、及分析功能；否(N)，执行以检测步骤；
(4)、扫描监控平面，检测是否有鼠腿掉落；判断掉落的为左前腿、右前腿、左后腿、右后腿或尾巴；同时要检测是否有多条腿掉落的情况；
(5)、跟踪鼠腿，检测是否离开金属网格平面；
(6)、鼠腿掉落总次记数(N+1)，同时显示掉落次数和时间；
(7)、用矩形方块显示被测鼠的当前位置，并返回(3)进行监控是否结束判断，循环检测直至检测结束。
Claims (2)
1、一种鼠类运动检测方法，采用有金属网格底板并用有机玻璃板制作的实验箱、摄像机、计算机、及计算机系统与检测软件；实验箱外安装的摄像机，摄像机镜头对准实验箱，摄像机信号输入到所连接的计算机视频采集卡，启动计算机系统与检测软件进入工作状态，首先，将鼠类放入实验箱内，使鼠类在金属网格底板上行走；第二，通过对鼠腿掉落行走实验箱金属网格板次数的检测，反映出被测鼠运动能力的损伤程度；第三，通过摄像机将鼠的行走过程的图像数据输入计算机，并通过计算机检测软件实现自动识别、检测、分析和记录；其特征在于：所述的检测软件的流程，包括以下步骤：
(1)、初始化软件设置：
a)获取当前环境图像，通过对环境光线的判断，自动调整捕获的图像的亮度、对比度、饱和度、色度、锐度；
b)设置检测平面、网格平面位置，设置鼠类行走区、结束区位置；
c)获取当前图像，存入计算机缓存；
d)设置在视频图像上的文字、时间叠加设置；
(2)、监控开始与记时开始：
(3)、监控是否结束判断：是，记时结束，进入数据校验与将结果输出到数据库，及打印数据，其中：数据库保存，包括鼠的名称、实验时间、行走时间、掉落次数、掉落的部分、掉落和离开时的时间与图像、实验的结果，并提供统计、及分析功能；否，执行以检测步骤；
(4)、扫描监控平面，检测是否有鼠腿掉落；判断掉落的为左前腿、右前腿、左后腿、右后腿或尾巴；同时要检测是否有多条腿掉落的情况；
(5)、跟踪鼠腿，检测是否离开金属网格平面；
(6)、鼠腿掉落总次记数，同时显示掉落次数和时间；
(7)、用矩形方块显示被测鼠的当前位置，并返回进行监控是否结束判断，循环检测直至检测结束。
2、一种鼠类运动检测系统，包括鼠类行走实验箱、实验箱外安装的一个摄像机、计算机及计算机的系统与检测软件，由电缆连接摄像机的信号输出接口与计算机视频采集卡接口；其特征在于：所述的实验箱是用有机玻璃板制作的透明实验箱，箱底有金属网格底板；所述的实验箱由带盖的开始区部分、带盖的结束区部分、及连接开始区部分与结束区部分的鼠类行走通道部分构成，在鼠类行走通道部分箱底有金属网格底板，在鼠类行走通道部分背面为纯白色作背景；另外，分别在开始区部分与结束区部分下端设有放置检测装置及相关仪器设备的储物柜。
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