CN112243931B - 水产动物运动行为测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水产动物运动行为测试装置及测试方法，所述测试装置包括：第一主体，至少用于盛放水产动物游动用水；第二主体，置于所述第一主体内，包括有相互连通的多个支路，多个所述支路限定出运动空间，多个所述支路的侧壁上形成有过水孔，所述第二主体通过所述过水孔与所述第一主体连通；温度调整单元，用于调整所述第一主体中的水的温度；气量调整单元，用于调整所述第一主体中的水的溶解氧的浓度；光照调整单元，用于调整所述第一主体中的光照强度；视频获取单元，用于获取所述第二主体中的水产动物的运动视频。应用本发明，能够实现对水产动物运动行为的精确、可定量统计分析，提高运动行为测试结果的准确性。
Description
技术领域
本发明属于水产养殖技术领域，具体地说，涉及水产动物运动行为测试装置及测试方法。
背景技术
不同基因型个体之间表型的变异性是形态学和动物养殖、育种中的重要科学问题。在果蝇等模式生物中的研究结果显示，不同基因型个体的运动行为具有不同的偏好性，而个体行为的偏好性可能是产生表型变异的重要决定因素。水产动物具有高度异质性、等位基因变异多、杂合度高的特点，在水产动物养殖过程中，即便严格控制养殖条件，同一家系内的个体生长也可能存在明显差异。研究水产动物的运动行为对水产动物养殖具有重要的指导意义和参考价值。
现有技术中，为了测试运动行为，通常将鱼虾等水产动物放入实验容器中，设置不同的试验条件，水产动物在实验容器中随意游动，通过拍摄水产动物的运动行为视频并分析视频，获得水产动物的运动行为特征。实验容器多为方形或圆形，水产动物在其内运动的随意性较大，难以精确、定量地统计其运动行为的变化，导致测试结果不精确，降低了基于水产动物运动行为指导水产动物养殖的价值。
发明内容
本发明的目的是提供一种水产动物运动行为测试装置及测试方法，实现对水产动物运动行为的精确、可定量统计分析，提高运动行为测试结果的准确性。
为实现上述发明目的，本发明采用下述技术方案予以实现：
一种水产动物运动行为测试装置，包括：
第一主体，至少用于盛放水产动物游动用水；
第二主体，置于所述第一主体内，包括有相互连通的多个支路，多个所述支路限定出运动空间，多个所述支路的侧壁上形成有过水孔，所述第二主体通过所述过水孔与所述第一主体连通；
温度调整单元，用于调整所述第一主体中的水的温度；
气量调整单元，用于调整所述第一主体中的水的溶解氧的浓度；
光照调整单元，用于调整所述第一主体中的光照强度；
视频获取单元，用于获取所述第二主体中的水产动物的运动视频。
如上所述的水产动物运动行为测试装置，所述第二主体的多个支路呈发散状排列，每个所述支路的内端相互连通，每个所述支路的外端形成环状跑道。
更优选的，所述第二主体包括有三个支路，三个所述支路呈Y型排列。
如上所述的水产动物运动行为测试装置，所述第二主体包括形成所述支路的框架，所述框架的侧面包覆有网布，所述网布上形成所述过水孔。
如上所述的水产动物运动行为测试装置，还包括支架，所述第一主体和所述光照调整单元均置于所述支架上，且所述光照调整单元位于所述第一主体上方。
一种水产动物运动行为测试方法，包括：
采用上述的水产动物运动行为测试装置获取水产动物的运动视频；
获取所述运动视频中的指定水产动物在设定时间T内的左转向次数NL、右转向次数NR、左转向之后为右转向的次数N<L,R>、右转向之后为左转向的次数N<R,L>，确定总转向次数N=NL+NR；
确定左转向百分比：左转向百分比= NL /N；
确定右转向百分比：右转向百分比= NR /N；
确定左右转向转换能力：左右转向转换能力=（N<L,R>+ N<R,L>） /（2NLNR/N）；
确定转弯时间段均衡值：转弯时间段均衡值= 
；xi为第i次运动停顿时间间隔，n为设定时间T内的运动停顿次数，
为设定时间T内n次运动停顿时间间隔的平均值；
根据左转向百分比、右转向百分比、左右转向转换能力和转弯时间段均衡值确定指定水产动物的运动行为特征。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：
（1）本发明提供的水产动物运动行为测试装置，在第一主体中放置第二主体，第二主体通过相互连通的多个支路限定出运动空间，形成路径规则的运动通道，水产动物在该第二主体中的运动空间中规则运动，且转向运动明显可分辨，便于实现水产动物运动行为的精确、可定量统计分析，从而提高运动行为测试结果的准确性。
（2）本发明提供的水产动物运动行为测试方法，基于测试装置获取水产动物的运动视频，能够对水产动物运动行为、尤其是转向运动行为进行精确、可定量地分析，便于根据转向运动行为测试水产动物的运动行为特征；基于精确获取到的转向数据及运动停顿时间间隔，确定反映运动行为偏好性的转向百分比、转向转换能力及转弯时间段均衡值，实现对运动行为特征的测试，能够较为全面、真实地确定出水产动物运动行为，进而提高水产动物养殖性能。
结合附图阅读本发明的具体实施方式后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明水产动物运动行为测试装置一个实施例的分解结构示意图；
图2是本发明水产动物运动行为测试装置中第二主体的俯视图；
图3是本发明水产动物运动行为测试方法一个实施例的流程图。
附图标记及其对应的部件名称如下：
10、第一主体；
20、第二主体；21、第一支路；211、内端；212、外端；22、第二支路；23、第三支路；
30、加热棒；
41、气石；42、气管；
50、摄像头；
60、LED光源；
70、支架；71、托架。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将结合附图和实施例，对本发明作进一步详细说明。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
图1和图2示出了水产动物运动行为测试装置的一个实施例，其中，图1是该实施例的分解结构示意图，图2是装置中第二主体的俯视图。
如图1所示，在该实施例中，水产动物运动行为测试装置包括第一主体10、第二主体20、加热棒30、气石41、气管42、摄像头50、LED光源60和支架70。
第一主体10至少用来盛放水产动物游动用水。为便于观察水产动物的游动，第一主体10优选采用玻璃材质制成。
第二主体20置于第一主体10内，在进行测试时，水产动物在第二主体中运动。第二主体20包括有三个相互连通的支路，分别为第一支路21、第二支路22和第三支路23，三个支路限定出运动空间，水产动物在该运动空间中游动。每个支路的侧壁上均形成有过水孔（图中未标注），第二主体20通过过水孔与第一主体10连通，使得第一主体10中盛放的水循环到第二主体20中，使得水产动物能够在第二主体20中正常游动。
作为一种优选实施方式，各支路整体为框架式结构，且优选为不锈钢材质；在框架的侧面包覆有网布，网布上形成过水孔。采用该结构所形成的第二主体20，既能够限定出水产动物的运动空间，使得第一主体10中的水循环到第二主体20中，供水产动物在运动空间内正常游动，而且还能够减轻第二主体20的重量，减少对第一主体10造成的压力，提高装置稳固性和质量。
为清晰地分辨水产动物的运动行为，同时增加运动的多样性，三个支路呈Y型发散状排列，每个支路的内端相互连通，而每个支路的外端形成环状跑道。以其中的第一支路21为例，第一支路21的内端211与第二支路22的内端、第三支路23的内端彼此相互连通，而第一支路21的外端212为自由端，其端部形成环状跑道。
结合图2所示，水产动物在该结构的第二主体20内游动时，在游动到第二支路22的内端后，既可以左转向游向第一支路21，也可以右转向游向第三支路23，因此，三个支路的交汇处形成转向分支，会产生两个方向的选择。而水产动物在游动到靠近第一支路21的外端212时，由于外端212形成环状跑道，则既可以左转进入环状跑道，也可以右转进入环状跑道，因此，在第一支路21的末端也形成转向分支，产生了两个方向的选择。因此，水产动物在第二主体20中具有多个游动方向的选择，增加了运动方向的多样性。并且，通过相互连通的多个支路限定出运动空间，形成路径规则的运动通道，水产动物在该第二主体20中的运动空间中规则运动，转向运动明显可分辨，便于实现水产动物运动行为的精确、可定量统计分析，从而提高运动行为测试结果的准确性。
在第一主体10中放置有加热棒30，加热棒30作为温度调整单元，与外部电源连接，用来调整第一主体10中的水的温度，以满足运动行为测试对水温的要求。除了采用加热棒30作为温度调整单元之后，还可以采用其他结构形式的温度调整单元，只要能够调整第一主体10中的水的温度即可。例如，可以在第一主体10的下部设置加热盘管，利用加热盘管的辐射热量，调整第一主体10中的水的温度。
在第一主体10中还放置有气石41，气石41通过气管42与外部的充气设备连接，形成气量调整单元，用来调整第一主体10中的水的溶解氧的浓度，满足运动行为测试对水中含氧量的要求。除了采用气石41构成气量调整单元之外，还可以采用其他结构形式的气量调整单元，只要能够调整第一主体10中的水的溶解氧的浓度即可。例如，为微孔管替换气石41，微孔管放置在第一主体10，其通过气管与气泵连接，形成气量调整单元。
测试装置中的摄像头50作为视频获取单元，设置在第一主体10的上方且正对第二主体20的位置，用于获取第二主体20中的水产动物的运动视频，以便基于运动视频确定水产动物的运动行为特征。
测试装置中的LED光源60作为光照调整单元，用来调整第一主体10中的光照强度，满足运动行为测试时对光照强度的要求。
测试装置中的支架70作为支撑结构，用于支撑第一主体10及LED光源60。具体而言，支架70为框架结构，且优选为不锈钢材质，第一主体10放置在支架70下部，LED光源60为板状结构，放置在支架70上，且位于第一主体10的上方。而且，在支架70上设置有四个托架71，每个托架71呈L型，可以沿支架70的框架上下移动，LED光源60由托架71承托，且可实现LED光源60在支架70上位置的上下调整。
上述结构的测试装置在使用时，第一主体10内预置了加热棒30、气石41及气管42，将第二主体20放置在第一主体10内，然后，将第一主体10放置在支架70上；再然后，将LED光源60及摄像头50调整到位。然后，向第一主体10中加入适量的海水或淡水。调节气石41的充气量、加热棒30的加热温度及LED光源的亮度，使得第一主体10内的溶解氧浓度、温度及光照强度均达到测试所需的值。再然后，将水产动物置于第二主体20中。在水产动物正常游动后，利用摄像头50记录水产动物的运动轨迹视频。通过改变气石41的充气量、加热棒30的加热温度和/或LED光源的亮度，可以改变测试条件，实现对不同测试条件下水产动物运动行为轨迹的测试。
图3示出了水产动物运动行为测试方法的一个实施例的流程图，具体的，是基于图1的测试装置获取到的水产动物的运动视频执行运动行为测试的一个实施例的方法。
如图3所示的流程图，同时结合图1和图2的测试装置结构图，该实施例采用下述过程实现水产动物运动行为测试。
步骤31：获取水产动物的运动视频。
具体的，是从图1的测试装置或上述其他优选实施例的测试装置中的视频获取单元中获取水产动物的运动视频。
步骤32：确定水产动物在设定时间内的转向百分比、转向转换能力、转弯时间段均衡值。
如上所描述，图1的测试装置及其他优选实施例的测试装置，能够利用相互连通的多个支路限定出运动空间，形成路径规则的运动通道，水产动物在该运动空间中规则运动，且转向运动明显可分辨，能够准确地获取到转向相关信息。
具体的，是获取运动视频中的指定水产动物（测试对象）在设定时间T内的左转向次数NL、右转向次数NR、左转向之后为右转向的次数N<L,R>、右转向之后为左转向的次数N<R,L>。如图2所示，指定水产动物每次运动到分支处，可能会左转向继续前行，或者会右转向继续前行。在设定时间T内，在第二主体20中左转向的全部次数相加，即为左转向次数NL；在设定时间T内，在第二主体20中右转向的全部次数相加，即为右转向次数NR；在设定时间T内，在第二主体20中先左转向然后再右转向的全部次数相加，即为左转向之后为右转向的次数N<L,R>；在设定时间T内，在第二主体20中先右转向然后再左转向的全部次数相加，即为右转向之后为左转向的次数N<R,L>。而且，在设定时间T内，总转向次数N为左转向次数与右转向次数之和，N=NL+NR。
基于上述参数，分别确定水产动物在设定时间内的转向百分比、转向转换能力、转弯时间段均衡值。
其中，转向百分比包括左转向百分比和右转向百分比，左转向百分比= NL /N，右转向百分比= NR /N。
转向转换能力是指左右转向转换能力，确定方法为：左右转向转换能力=（N<L,R>+N<R,L>） /（2NLNR/N）。
转弯时间段均衡值的确定方法为：转弯时间段均衡值=
。其中，xi为第i次运动停顿时间间隔，n为设定时间T内的运动停顿次数，
为设定时间T内n次运动停顿时间间隔的平均值。
步骤33：确定水产动物的运动行为特征。
根据步骤32确定的左转向百分比、右转向百分比、左右转向转换能力和转弯时间段均衡值确定出指定水产动物的运动行为特征。
左转向百分比、右转向百分比、左右转向转换能力和转弯时间段均衡值能够充分反映水产动物的运动行为特征，尤其是运动行为偏好性特征。因此，基于精确、定量获取到的左转向次数、右转向次数、左转向之后为右转向的次数、右转向之后为左转向的次数以及停顿间隔时间，确定出反映水产动物的运动行为特征的左转向百分比、右转向百分比、左右转向转换能力和转弯时间段均衡值等参数，实现对水产动物运动行为特征的测试，能够较为全面、真实地确定出水产动物运动偏好性，进而提高水产动物的养殖性能。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。
Claims (4)
1.一种水产动物运动行为测试方法，其特征在于，所述方法包括：
采用水产动物运动行为测试装置获取水产动物的运动视频；
获取所述运动视频中的指定水产动物在设定时间T内的左转向次数NL、右转向次数NR、左转向之后为右转向的次数N<L,R>、右转向之后为左转向的次数N<R,L>，确定总转向次数N=NL+NR；
确定左转向百分比：左转向百分比= NL /N；
确定右转向百分比：右转向百分比= NR /N；
确定左右转向转换能力：左右转向转换能力=（N<L,R>+ N<R,L>） /（2NLNR/N）；
确定转弯时间段均衡值：转弯时间段均衡值=
；xi为第i次运动停顿时间间
隔，n为设定时间T内的运动停顿次数，
为设定时间T内n次运动停顿时间间隔的平均值；
根据左转向百分比、右转向百分比、左右转向转换能力和转弯时间段均衡值确定指定水产动物的运动行为特征；
所述水产动物运动行为测试装置包括：
第一主体，至少用于盛放水产动物游动用水；
第二主体，置于所述第一主体内，包括有相互连通的多个支路，多个所述支路限定出运动空间，多个所述支路的侧壁上形成有过水孔，所述第二主体通过所述过水孔与所述第一主体连通；
温度调整单元，用于调整所述第一主体中的水的温度；
气量调整单元，用于调整所述第一主体中的水的溶解氧的浓度；
光照调整单元，用于调整所述第一主体中的光照强度；
视频获取单元，用于获取所述第二主体中的水产动物的运动视频；
所述第二主体的多个支路呈发散状排列，每个所述支路的内端相互连通，每个所述支路的外端形成环状跑道。
2.根据权利要求1所述的水产动物运动行为测试方法，其特征在于，所述第二主体包括有三个支路，三个所述支路呈Y型排列。
3.根据权利要求1所述的水产动物运动行为测试方法，其特征在于，所述第二主体包括形成所述支路的框架，所述框架的侧面包覆有网布，所述网布上形成所述过水孔。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的水产动物运动行为测试方法，其特征在于，所述测试装置还包括支架，所述第一主体和所述光照调整单元均置于所述支架上，且所述光照调整单元位于所述第一主体上方。
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