CN110476826A - 一种跟踪动物自转圈的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种跟踪动物自转圈的方法，本专利主要运用于视觉图像分析领域，采用图像分析领域相关技术中OPenCV做为技术支持提取出动物实验时的中心点与尾部点，运用得到的二个点将其投射在二维平面坐标中将两点连接得到一直线线段，通过计算该线段在坐标中的斜率，通过斜率可以得到角度，在动物不断的运动过程中，不断的更新当前所旋转的角度与旋转的方向，从而将不同方向角度相垒加，减去旋转过程中运行来回摆动造成的冗余角度，最后得到实际有效的总角度，用不同方向的垒加角度除以360便得到不同方向上的旋转圈数的抽象算法。

Description

一种跟踪动物自转圈的方法
技术领域
本发明涉及动物实验相关领域，具体来讲是一种跟踪动物自转圈的方法，主要用于分析啮齿类动物神经退行性疾病导致的转圈行为的跟踪与记录。
背景技术
目前在对动物实验中会涉及到，对小动物在神经退行性疾病中帕金森、大脑偏瘫等病症动物进行实验观测与数记录，在此之前大多数情况下都是通过现场人工记录动物转圈数，在长时间实验过程容易出现计数错误准确性低、工作效率低等问题。
发明内容
因此，为了解决上述不足，本发明在此提供一种跟踪动物自转圈的方法，本专利主要运用在小动物在帕金森、大脑偏瘫动物进行实验观测与数记录，在此之前大多数情况下都是通过现场人工记录动物转圈数，在长时间实验过程容易出现计数错误准确性低、工作效率低等问题。
本发明是这样实现的，构造一种跟踪动物自转圈的方法，其特征在于：该方法按照如下方式操作；
步骤1，通过摄像头运用图像分析技术(OPenCV计算机视觉库)，对动物行为进行视频图像逐帧进行目标查找，轮廓提取；并传输至控制分析系统；
步骤2，分析系统确定动物质心点P；确定动物尾部点P1；通过质心与尾部点来获得斜率K；通过公式：K＝(P.y-P1.y)/(P.x-P1.x)；
步骤3，分析通过斜率转换为弧度R，R＝atan(K)；当前旋转角为α(1)当R>＝0时，如果P.x<P1.x，α＝180-R*(180/π)；如果P.x>P1.x则α＝360-R*(180/π)；(2)当R<0时，如果P.x<P1.x,则α＝180-R*(180/π)；如果P.x>P1.x则α＝-R*(180/π)；
步骤4，β为上一次旋转角，γ为顺向旋转角，δ为逆向旋转角；(1)当(0<＝β<＝90)且(270<＝α<＝360)时，有γ＝γ+(360-α)+β，判断逆向是否冗余，如果δ-(360-α)+β>0，则减去冗余角δ＝δ-(360-α)+β；(2)当(0<＝α<＝90)且(270<＝β<＝360)时，则有δ＝δ+α+(360-β)，判断顺向是否冗余，如果γ-α+(360-β)>0,则减去冗余角γ＝γ-α+(360-β)；(3)当(α-β>＝0)时，则有δ＝δ+abs(α-β),判断顺向角是否有冗余，如果γ-abs(α-β)>＝0,则有γ＝γ-abs(α-β)；(4)当(α-β<0)且absabs(α-β)>0时，有γ＝γ+abs(α-β),判断逆向角是否冗余，如果(δ-abs(α-β)>0)则有δ＝δ-abs(α-β)；
步骤5，判断当前角度γ、δ是否大于360度；(1)N为顺常向转圈数，如果γ/360>＝1；则有N＝N+1，γ＝γ-360；(2)M为逆常向转圈数，如果δ/360>＝1；则有M＝M+1，δ＝δ-360；更新转圈圈数；
本发明具有如下优点：本发明在此提供一种跟踪动物自转圈的方法，本专利主要运用于视觉图像分析领域，采用图像分析领域相关技术中OPenCV做为技术支持提取出动物实验时的中心点与尾部点，运用得到的二个点将其投射在二维平面坐标中将两点连接得到一直线线段，通过计算该线段在坐标中的斜率，通过斜率可以得到角度，在动物不断的运动过程中，不断的更新当前所旋转的角度与旋转的方向，从而将不同方向角度相垒加，减去旋转过程中运行来回摆动造成的冗余角度，最后得到实际有效的总角度，用不同方向的垒加角度除以360便得到不同方向上的旋转圈数的抽象算法。本专利主要运用在小动物在帕金森、大脑偏瘫动物进行实验观测与数记录，在此之前大多数情况下都是通过现场人工记录动物转圈数，在长时间实验过程容易出现计数错误准确性低、工作效率低等问题。
附图说明
图1是本发明跟踪动物自转圈的方法的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合附图1对本发明进行详细说明，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明通过改进在此提供一种跟踪动物自转圈的方法，该方法按照如下方式操作；
步骤1，通过摄像头运用图像分析技术(OPenCV计算机视觉库)，对动物行为进行视频图像逐帧进行目标查找，轮廓提取；并传输至控制分析系统；
步骤2，分析系统确定动物质心点P；确定动物尾部点P1；通过质心与尾部点来获得斜率K；通过公式：K＝(P.y-P1.y)/(P.x-P1.x)；
步骤3，分析通过斜率转换为弧度R，R＝atan(K)；当前旋转角为α(1)当R>＝0时，如果P.x<P1.x，α＝180-R*(180/π)；如果P.x>P1.x则α＝360-R*(180/π)；(2)当R<0时，如果P.x<P1.x,则α＝180-R*(180/π)；如果P.x>P1.x则α＝-R*(180/π)；
步骤4，β为上一次旋转角，γ为顺向旋转角，δ为逆向旋转角；(1)当(0<＝β<＝90)且(270<＝α<＝360)时，有γ＝γ+(360-α)+β，判断逆向是否冗余，如果δ-(360-α)+β>0，则减去冗余角δ＝δ-(360-α)+β；(2)当(0<＝α<＝90)且(270<＝β<＝360)时，则有δ＝δ+α+(360-β)，判断顺向是否冗余，如果γ-α+(360-β)>0,则减去冗余角γ＝γ-α+(360-β)；(3)当(α-β>＝0)时，则有δ＝δ+abs(α-β),判断顺向角是否有冗余，如果γ-abs(α-β)>＝0,则有γ＝γ-abs(α-β)；(4)当(α-β<0)且absabs(α-β)>0时，有γ＝γ+abs(α-β),判断逆向角是否冗余，如果(δ-abs(α-β)>0)则有δ＝δ-abs(α-β)；
步骤5，判断当前角度γ、δ是否大于360度；(1)N为顺常向转圈数，如果γ/360>＝1；则有N＝N+1，γ＝γ-360；(2)M为逆常向转圈数，如果δ/360>＝1；则有M＝M+1，δ＝δ-360；更新转圈圈数；
本专利主要运用于视觉图像分析领域，采用图像分析领域相关技术中OPenCV做为技术支持提取出动物实验时的中心点与尾部点，运用得到的二个点将其投射在二维平面坐标中将两点连接得到一直线线段，通过计算该线段在坐标中的斜率，通过斜率可以得到角度，在动物不断的运动过程中，不断的更新当前所旋转的角度与旋转的方向，从而将不同方向角度相垒加，减去旋转过程中运行来回摆动造成的冗余角度，最后得到实际有效的总角度，用不同方向的垒加角度除以360便得到不同方向上的旋转圈数的抽象算法。本专利主要运用在小动物在帕金森、大脑偏瘫动物进行实验观测与数记录，在此之前大多数情况下都是通过现场人工记录动物转圈数，在长时间实验过程容易出现计数错误准确性低、工作效率低等问题。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (1)

1.一种跟踪动物自转圈的方法，其特征在于：该方法按照如下方式操作；
步骤1，通过摄像头运用图像分析技术(OPenCV计算机视觉库)，对动物行为进行视频图像逐帧进行目标查找，轮廓提取；并传输至控制分析系统；
步骤2，分析系统确定动物质心点P；确定动物尾部点P1；通过质心与尾部点来获得斜率K；通过公式：K＝(P.y-P1.y)/(P.x-P1.x)；
步骤3，分析通过斜率转换为弧度R，R＝atan(K)；当前旋转角为α(1)当R>＝0时，如果P.x<P1.x，α＝180-R*(180/π)；如果P.x>P1.x则α＝360-R*(180/π)；(2)当R<0时，如果P.x<P1.x,则α＝180-R*(180/π)；如果P.x>P1.x则α＝-R*(180/π)；
步骤4，β为上一次旋转角，γ为顺向旋转角，δ为逆向旋转角；(1)当(0<＝β<＝90)且(270<＝α<＝360)时，有γ＝γ+(360-α)+β，判断逆向是否冗余，如果δ-(360-α)+β>0，则减去冗余角δ＝δ-(360-α)+β；(2)当(0<＝α<＝90)且(270<＝β<＝360)时，则有δ＝δ+α+(360-β)，判断顺向是否冗余，如果γ-α+(360-β)>0,则减去冗余角γ＝γ-α+(360-β)；(3)当(α-β>＝0)时，则有δ＝δ+abs(α-β),判断顺向角是否有冗余，如果γ-abs(α-β)>＝0,则有γ＝γ-abs(α-β)；(4)当(α-β<0)且absabs(α-β)>0时，有γ＝γ+abs(α-β),判断逆向角是否冗余，如果(δ-abs(α-β)>0)则有δ＝δ-abs(α-β)；
步骤5，判断当前角度γ、δ是否大于360度；(1)N为顺常向转圈数，如果γ/360>＝1；则有N＝N+1，γ＝γ-360；(2)M为逆常向转圈数，如果δ/360>＝1；则有M＝M+1，δ＝δ-360；更新转圈圈数。
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