CN111369560B - 一种圈养大熊猫体温快速测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及红外体温监测技术领域，提供了一种圈养大熊猫体温快速测量方法。主旨在于能够快速对大熊猫红外图像中熊猫眼睛，口温度进行测量。其主要方案为,获取红外图像，计算目标红外图像各个像素所对应的温度，得到温度分布图；获取图像中最高温度A的位置坐标A(X,Y)；获取温度区间C=最高温度A‑偏移温度B，对与温度区间C对应的像素的进行着色，得到由各个色块区域组成的温度区间分布图；获取各个色块区域中最高温度位置对应的像素坐标；获取距离位置坐标A(X,Y)最近的2个色块区域中最高温度位置对应坐标B1(X,Y)，坐标B2（X,Y）；计算AB1与AB2的夹角，当夹角大于a时，结束，否则将坐标A(X,Y)，坐标B1(X,Y)，坐标B2（X,Y）三点对应的温度求平均，得到检测温度。

Description

一种圈养大熊猫体温快速测量方法

技术领域

本发明涉及红外体温监测技术领域，提供了一种圈养大熊猫体温快速测量方法。

背景技术

大熊猫是濒危的珍稀动物，并且在地球上至少生存了800万年，被誉为“活化石”和中国的国宝并且深受大家的喜爱。大熊猫由之前的肉食动物进化到今天以竹子为主食的素食动物，在漫长的演化中大熊猫具有重要的研究价值，而现在大熊猫的现状是生活环境单一，空间受限，导致了圈养大熊猫的三难问题：发情难，交配难，育幼难。现在圈养的雄性大熊猫能自然交配的能力是非常低下，整个成都大熊猫繁育研究基地就只有三只雄性大熊猫能自然交配，其中不能自然交配原因是雄性大熊猫根本不会自然交配或是没有找到喜欢的雌性大熊猫。所以目前圈养大熊猫的交配大多采用人工授精的方法。大熊猫属于单发情的动物，一年只会发情一次，并且雄性和雌性发情的持续时间不一样，雌性大熊猫发情期为15—25天，发情的高峰期仅为2—4天，发情高峰期到来还会伴随着雌性大熊猫的排卵，而雌雄大熊猫排卵时期到来则是最适合的交配时间。目前为了确定圈养大熊猫最适的交配时间往往采取的是大熊猫体内激素的测定和大熊猫的行为观察，而排卵时期的确定没有好的方法，只能是通过激素测定和B超的检查，然而激素测定具有滞后性，对最适的时间确定不够准确，而B超检查又要对圈养雌性大熊猫进行麻醉。目前我们还不能确定麻醉对圈养大熊猫是否有隐形的影响。因此圈养大熊猫最适交配时间不够准确，造成本交成功率以及产仔率的下降。

疾病也是困扰大熊猫种群壮大的一个重要原因，常见的疾病有大熊猫呼吸系统疾病，大熊猫消化系统疾病，大熊猫传染疾病，其中病毒性传染病对圈养大熊猫威胁十分重大。目前针对病毒性传染病有效的预防措施是接种疫苗，然而现在对圈养大熊猫接种疫苗有两个问题。一是接种的疫苗会导致圈养大熊猫感染病毒。二是接种的疫苗不能有效抵抗病毒的入侵，不能产生有效的抗体，并且目前疫苗减毒效果较差。正是这些原因导致了圈养大熊猫疾病的预防难。如果不能有效的预防疾病，那也会对大熊猫种群数量扩大造成困难。同时，因为大熊猫为野生动物，直接测量肛温不具有可操作性，而体温的变化是机体疾病的第一表征，因此，及时获得大熊猫的体温变化数据对疾病发生的判断至关重要。

本设计将采用红外热像仪来解决以上的问题，使用红外热像仪可以精确测量圈养大熊发情时期体温也会有变化，特别是在排卵这段时间体温的变化更明显。目前传统接触式测量体温的方式在圈养大熊猫上是行不通的，因为成年的圈养大熊猫具有很强的攻击性，人们不能靠近，如要测量必须对大熊猫进行麻醉，大熊猫麻醉状态下代谢功能必定发生变化，所以体温是测量不准确。同时对大熊猫麻醉会对大熊猫产生一定的伤害，并且这种接触式测量体温会产生交叉感染，对圈养大熊猫的健康会产生一定的影响。红外热像仪测量体温是非接触式的测量，通过拍摄圈养大熊猫而直接产生圈养大熊猫的全身温度分布图像，圈养大熊猫可以自由的在圈舍里面活动，不会对圈养大熊猫的正常生活产生影响，圈养大熊猫处于一个舒适的环境当中，这样测量的温度将更加准确，并且红外热像仪测温具有无创，早期预警，灵敏度高，精确高等点。我们对圈养大熊猫的正常体温设置一个正常值的范围，如发现圈养大熊猫体温有较大的波动，便可以确定圈养大熊猫的正常代谢出现问题，再通过进一步检查从而确定圈养大熊猫体温异常的原因，如是疾病可以尽早解决圈养大熊猫的疾病。同时红外热像仪还可以实时记录圈养大熊猫的行为，主要监测圈养大熊猫的发情时期行为，通过分析圈养大熊猫的发情行为可以确定圈养大熊猫是否到达发情高峰期，建立圈养大熊猫在发情期体温的相关性，可以将体温变化作为确定排卵时间的另一个有效的指标，从而确定圈养大熊猫的最适交配时间。使用红外热像仪运用在圈养大熊猫健康以及排卵时期的监测上将为解决圈养大熊猫的疾病预防和繁育问题，并扩大圈养大熊猫种群提供了新方向。

现在圈养大熊猫的繁育面临着一些问题，圈养的大熊猫自然交配能力很低，更多是要人工交配。目前成都大熊猫繁育研究基地一直在尝试培育交配能力较强雄性大熊猫，这就增加圈养大熊猫的雄性育幼时间，育幼的雄性大熊猫时间越长，幼年雄性大熊猫学习时间越多，这样就能增加圈养大熊猫自然交配能力。现在也通过模拟野外的生活场景给圈养大熊猫提供舒适的生活环境，圈养大熊猫兽舍可分为两间5.8 m ×2.3 m的室内场所和5.8 m ×13 m的户外活动场两部分，室内场所使用一套两间的内室，地面铺有水泥地板，两室可通过之间的推拉门交换大熊猫更换大熊猫场地便于清洁兽舍，使大熊猫始终处于干净的环境中。室内一面为墙、三面有铁栅栏，可从三个方向清洁兽舍，兽舍栏杆间距较宽，可以保证圈养大熊猫在室内可以自由活动并且很舒适。室外有栽有乔木，灌木，还有水池，攀爬的梯子，足够宽敞的环境可以给大熊猫提供舒适环境。但是通过这样的尝试效果并不是很好，通过15年的繁育，大熊猫的数量有所增加，但是通过自然交配繁育的大熊猫较少。大熊猫发情时间较短，一般为10天左右，但是发情高峰期只有3天左右很快就过去，在高峰期雌性大熊猫会排卵。在发情期对圈养大熊猫行为观察和激素测定，通过这个判断确定发情高峰期然后在B超检查雌性大熊猫是否有排卵，确定排卵期到来在对雌性大熊猫输入精液进行人工交配。这个过程当中有两个问题，第一B超检查对圈养大熊猫的身体会造成一定影响。第二现在从事动物B超检查的专业人员太少，能熟练掌握B超的专业人员都会选择去医院，能留下来从事动物检查的人员不是足够熟练。由于上述原因造成圈养大熊猫的最适交配时间确定不够准确，不能及时的给雌性大熊猫输送精液，这样也会对生产的幼年大熊猫造成了影响。所以现在急需一种新的方法来解决圈养大熊猫的交配时间，提高圈养大熊猫的交配能力。

大熊猫疾病也是困扰大熊猫繁育的一个重要问题，目前成都大熊猫繁育研究基地采取每隔一段时间对圈养大熊猫进行一次常规检查。但是这样每次的常规检查需要对大熊猫麻醉，有的大熊猫对麻药过敏，注射麻药之后大熊猫会口吐大量的白色液体，这对大熊猫健康可能带来一定的影响。并且在做有些检查时需要对大熊猫做手术，这样检查一次大熊猫需要缓冲一天才能恢复到之前的状态。所以这样检查一次对大熊猫心理和生理上会造成一定伤害。现在红外热像仪在工业和建筑里面运用技术比较成熟，并且在畜牧养殖业和人体上也得到逐步运用。目前圈养大熊猫的体温测定一直是一个难题，如果把红外热像仪运用到圈养大熊猫身上，就能做到圈养大熊猫体温的实时监测，如果圈养大熊猫体温有较大的变化便对圈养大熊猫做一次细致检查，从而确定圈养大熊猫是否患有疾病，如患有疾病从而确定疾病的部位。这样使用红外热像仪便可以做到提前的预测作用，对圈养大熊猫的检查将更加有目的，并且可以减少平时常规监测的次数，检测次数减少对圈养大熊猫注射的麻药将能减少，这样对圈养大熊猫的人为干预将更少。

对于大熊猫的特殊性，大熊猫全身几乎被兽毛覆盖，导致红外测温系统无法测量大熊猫的体温，只有采用对大熊猫的特殊部位进行测量，较为准确的熊猫体温较为准确的是测量嘴、双眼，然后将其值取平均，且熊猫口腔温度正常均是高于双眼温度。而在红外图像识别过程中，如何定位大熊猫的眼睛，口是一个需要解决的问题。

发明内容

本发明提供一种能够快速对大熊猫红外图像中熊猫眼睛，口温度进行测量的方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种圈养大熊猫体温快速测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：获取红外图像，计算目标红外图像各个像素所对应的温度，得到温度分布图；

步骤2：在获取的温度分布图中，获取图像中最高温度A对应在红外图像中的位置坐标A(X,Y)；

步骤3：获取温度区间C，温度区间C=最高温度A-偏移温度B，对与温度区间C对应的像素的进行着色，得到由各个色块区域组成的温度区间分布图；

步骤4：以各个色块区域为边界，获取各个色块区域中最高温度位置对应的像素坐标；

步骤5：以位置坐标A(X,Y)为圆心，获取距离位置坐标A(X,Y)最近的2个各个色块区域中最高温度位置对应的像素坐标，分别记为坐标B1(X,Y)，坐标B2（X,Y）；

步骤6：计算AB1与AB2的夹角，当夹角大于a时，结束，否则将坐标A(X,Y)，坐标B1(X,Y)，坐标B2（X,Y）三点对应的温度求平均，得到检测温度。

上述技术方案中，所述的偏移温度B为2-5℃。

上述技术方案中，步骤6中所述a为60°。

因为本发明采用上述技术方案，因此具备以下友谊效果：

本发明利用大熊猫兽舍温度低于大熊猫体温的特性，巧妙的将红外图中最高温度默认为大熊猫的口腔温度，大熊猫（进食，张嘴，吐舌头可测温度），以为大熊猫口腔温度会略高于体温，因此需要取大熊猫双眼温度和口腔温度的平均值作为大熊猫的体温。本发明采用快速算法的方法，利用大熊猫双眼与口腔的夹角关系，判断双眼的温度。有效的剔除了熊猫腋下等温度。

具体实施方式

为方便本领域技术人员更方便的理解本发明的构思，现结合具体实施，对本发明做进一步的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即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。通常在此处描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在本发明中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。

需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

一种圈养大熊猫体温快速测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：获取红外图像，计算目标红外图像各个像素所对应的温度，得到温度分布图；

步骤2：在获取的温度分布图中，获取图像中最高温度A对应在红外图像中的位置坐标A(X,Y)；因为熊猫兽舍低温湿润，独居熊猫其温度一般低于熊猫体温，因此在采集到的熊猫在兽舍内的红外图像中的最高温度，均为熊猫体温。熊猫体口腔温度一般高于熊猫被兽毛覆盖的其他区域，同时也高于熊猫眼睛。因此一般红外图像中最高温度点默认设置为熊猫口腔温度。

步骤3：获取温度区间C，温度区间C=最高温度A-偏移温度B，对与温度区间C对应的像素的进行着色，得到由各个色块区域组成的温度区间分布图；色块区域的划分，是为了检测出，红外图像中其他接近于熊猫空腔温度的区域，如熊猫眼睛，腋下，熊猫坐立时会检测到腋下。这里我们就需要排除检测到的腋下温度，只获取熊猫眼睛的温度。中色的目的是方便构建温度区域，并在该区域内去检测区域内最高温度。

步骤4：以各个色块区域为边界，获取各个色块区域中最高温度位置对应的像素坐标；

步骤5：以位置坐标A(X,Y)为圆心，获取距离位置坐标A(X,Y)最近的2个各个色块区域中最高温度位置对应的像素坐标，分别记为坐标B1(X,Y)，坐标B2（X,Y）；因为熊猫眼睛和嘴巴是存在一个三角形关系，其也存在一定夹角关系，我们可以通过这个夹角关系去排除腋下这些位置。

步骤6：计算AB1与AB2的夹角，当夹角大于a时，结束，否则将坐标A(X,Y)，坐标B1(X,Y)，坐标B2（X,Y）三点对应的温度求平均，得到检测温度。

进一步的，所述的偏移温度B为2-5℃。因为大熊猫的口腔温度一般比眼睛高2-5℃，因此以此为范围值，将红外图像中满足该条件的，可能是眼睛的区域划分出来。

进一步的，步骤6中所述a为60°。一般从嘴到两眼睛的直线夹角为60°左右，当然本领域技术人员这里可以根据实际情况调整a的数值。

Claims (3)

1.一种圈养大熊猫体温快速测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：获取红外图像，计算目标红外图像各个像素所对应的温度，得到温度分布图；

步骤2：在获取的温度分布图中，获取图像中最高温度A对应在红外图像中的位置坐标A(X,Y)；

步骤3：获取温度区间C，温度区间C=最高温度A-偏移温度B，对与温度区间C对应的像素的进行着色，得到由各个色块区域组成的温度区间分布图；

步骤4：以各个色块区域为边界，获取各个色块区域中最高温度位置对应的像素坐标；

步骤5：以位置坐标A(X,Y)为圆心，获取距离位置坐标A(X,Y)最近的2个色块区域中最高温度位置对应的像素坐标，分别记为坐标B1(X,Y)，坐标B2（X,Y）；

步骤6：计算AB1与AB2的夹角，当夹角大于a时，结束，否则将坐标A(X,Y)，坐标B1(X,Y)，坐标B2（X,Y）三点对应的温度求平均，得到检测温度。

2.根据权利要求1所述的一种圈养大熊猫体温快速测量方法，其特征在于，所述的偏移温度B为2-5℃。

3.根据权利要求1所述的一种圈养大熊猫体温快速测量方法，其特征在于，步骤6中所述a为60°。