專利名稱:一種小型昆蟲(chóng)定向飛行模擬跟蹤裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種小型昆蟲(chóng)定向飛行模擬跟蹤裝置，包括立柱（1），所述立柱（1）的頂端設(shè)有水平梁（2），水平梁（2）的底面上設(shè)有上磁片（3），上磁片（3）的正下方設(shè)有與其極性相反的下磁片（4），下磁片（4）上設(shè)有飛行模擬器（5），該飛行模擬器（5）包括豎直設(shè)置在下磁片（4）上的導(dǎo)磁針（51），導(dǎo)磁針（51）的上部設(shè)有平衡吊臂（52）；飛行模擬器（5）的上方和側(cè)方分別設(shè)有垂直攝像頭（6）和水平攝像頭（7），垂直攝像頭（6）和水平攝像頭（7）分別通過(guò)視頻數(shù)據(jù)采集卡（8）和計(jì)算機(jī)（9）相連接。本實(shí)用新型通過(guò)采集飛行模擬器上被束縛昆蟲(chóng)的飛行軌跡，計(jì)算得出昆蟲(chóng)飛行的角度，運(yùn)行可靠且采集效率高，適宜推廣使用。
【專利說(shuō)明】一種小型昆蟲(chóng)定向飛行模擬跟蹤裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種跟蹤模擬小型昆蟲(chóng)飛行方向的裝置，具體而言是指一種通過(guò)跟蹤記錄束縛小型昆蟲(chóng)的飛行從而通過(guò)計(jì)算得出小型昆蟲(chóng)飛行角度的小型昆蟲(chóng)定向飛行模擬跟蹤裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]昆蟲(chóng)的定向是指昆蟲(chóng)借助定向機(jī)制即內(nèi)部和外部信號(hào)主動(dòng)調(diào)整自提及其空間位置的能力和行為。昆蟲(chóng)迀飛是一種復(fù)雜的活動(dòng)，許多昆蟲(chóng)在迀飛過(guò)程中具有定向運(yùn)動(dòng)的行為。對(duì)于大多數(shù)選擇在夜間迀飛的迀飛性害蟲(chóng)，共同的定向可能會(huì)使空中蟲(chóng)群在相對(duì)狹窄的區(qū)域內(nèi)集中降落，從而造成局部突發(fā)猖獗。因此研宄夜行性昆蟲(chóng)的迀飛定向行為與定向機(jī)制有助于判斷其運(yùn)行軌跡和降落區(qū)，為迀飛性害蟲(chóng)的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)提供依據(jù)。國(guó)內(nèi)外研宄昆蟲(chóng)迀飛行為的方法大體包括兩種:利用雷達(dá)在戶外對(duì)自由飛行的昆蟲(chóng)進(jìn)行跟蹤和利用飛行模擬裝置在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)對(duì)束縛昆蟲(chóng)進(jìn)行跟蹤。Mouritsen和Frost在2002年利用自制飛行模擬器在實(shí)驗(yàn)室中對(duì)黑麥金斑蝶的迀飛行為進(jìn)行了跟蹤，但目前尚無(wú)針對(duì)褐飛虱、灰飛虱、白背飛虱等小型昆蟲(chóng)的定向行與定向機(jī)制進(jìn)行研宄的小型昆蟲(chóng)定向飛行模擬跟蹤裝置。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠的小型昆蟲(chóng)定向飛行模擬跟蹤裝置。
[0004]本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案解決的:
[0005]一種小型昆蟲(chóng)定向飛行模擬跟蹤裝置，包括立柱，其特征在于所述立柱的頂端設(shè)有與其垂直設(shè)置的水平梁，水平梁的底面上設(shè)有上磁片，上磁片的正下方設(shè)有與其極性相反的下磁片，下磁片上設(shè)有飛行模擬器，該飛行模擬器包括豎直設(shè)置在下磁片上的導(dǎo)磁針，導(dǎo)磁針的上部設(shè)有平衡吊臂，平衡吊臂的一端用于束縛小型昆蟲(chóng)并使得小型昆蟲(chóng)繞導(dǎo)磁針飛行時(shí)帶動(dòng)導(dǎo)磁針原地轉(zhuǎn)動(dòng)；所述飛行模擬器的上方和側(cè)方分別設(shè)有垂直攝像頭和水平攝像頭，垂直攝像頭和水平攝像頭分別通過(guò)視頻數(shù)據(jù)采集卡和計(jì)算機(jī)相連接。
[0006]所述導(dǎo)磁針的頂部設(shè)有方向指針。
[0007]所述的方向指針與平衡吊臂平行設(shè)置。
[0008]所述導(dǎo)磁針的頂部和上磁片之間的距離為3?8mm。
[0009]兩根立柱平行設(shè)置且兩根立柱的頂端采用透明尼龍線形成的水平梁相連接。
[0010]所述的水平梁采用兩根透明尼龍線構(gòu)成且上磁片粘貼在尼龍線的下部從而不會(huì)影響垂直攝像頭的攝像效果。
[0011]所述的立柱放置在底板上。
[0012]所述的平衡吊臂采用不導(dǎo)磁材料制成。
[0013]本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)有如下優(yōu)點(diǎn):
[0014]本發(fā)明通過(guò)導(dǎo)磁材料制成的導(dǎo)磁針構(gòu)成飛行桿、用于束縛小型昆蟲(chóng)的非導(dǎo)磁材料制成的平衡吊臂以及方向指針構(gòu)成的飛行模擬器，使飛行模擬器運(yùn)行在磁場(chǎng)中以降低摩擦力的干擾，小型昆蟲(chóng)被束縛在飛行模擬器上被限制為繞飛行桿的轉(zhuǎn)動(dòng)，垂直攝像頭和水平攝像頭采集記錄束縛昆蟲(chóng)的飛行軌跡，通過(guò)計(jì)算機(jī)內(nèi)置的運(yùn)動(dòng)跟蹤算法得出昆蟲(chóng)飛行的角度，為小型昆蟲(chóng)定向飛行與定向機(jī)制的研宄提供可靠手段；該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，只需將小型昆蟲(chóng)束縛在平衡吊臂的一端即可進(jìn)行，具有運(yùn)行可靠、采集效率高的特點(diǎn)，適宜推廣使用。

【附圖說(shuō)明】

[0015]附圖1為本發(fā)明小型昆蟲(chóng)定向飛行模擬跟蹤裝置的定向飛行模擬部件結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]附圖2為本發(fā)明小型昆蟲(chóng)定向飛行模擬跟蹤裝置的定向飛行跟蹤部件連接原理圖。
[0017]其中:1一立柱；2—水平梁；3—上磁片；4一下磁片；5—飛行模擬器；51—導(dǎo)磁針；52—平衡吊臂；53—方向指針；6—垂直攝像頭；7—水平攝像頭；8—視頻數(shù)據(jù)采集卡；9一計(jì)算機(jī)；10—底板。

【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0019]如圖1-2所示:一種小型昆蟲(chóng)定向飛行模擬跟蹤裝置，包括放置在底板10上的立柱1，底板10的上表面采用不反光材料制成以防影響攝像頭的攝像效果，在立柱I的頂端設(shè)有與其垂直設(shè)置的水平梁2，具體來(lái)說(shuō)，兩根立柱I平行設(shè)置且兩根立柱I的頂端采用透明尼龍線形成的水平梁2相連接，該水平梁2采用兩根透明尼龍線構(gòu)成且上磁片3粘貼在尼龍線的下部從而不會(huì)影響垂直攝像頭6的攝像效果；在水平梁2的底面上設(shè)有上磁片3，上磁片3的正下方設(shè)有與其極性相反的下磁片4，下磁片4上設(shè)有飛行模擬器5，該飛行模擬器5包括豎直設(shè)置在下磁片4上的導(dǎo)磁針51，導(dǎo)磁針51采用鐵或其它導(dǎo)磁金屬材料制成，且為了降低摩擦將導(dǎo)磁針51的針尖立在下磁片4上，在導(dǎo)磁針51的上部設(shè)有如金銅類的不導(dǎo)磁材料制成的平衡吊臂52，平衡吊臂52的一端用于束縛小型昆蟲(chóng)并使得小型昆蟲(chóng)繞導(dǎo)磁針51飛行時(shí)帶動(dòng)導(dǎo)磁針51原地轉(zhuǎn)動(dòng)，導(dǎo)磁針51的頂部設(shè)有方向指針53并為了方便記錄束縛小型昆蟲(chóng)的飛行軌跡將方向指針53與平衡吊臂52平行設(shè)置；在飛行模擬器5的上方和側(cè)方分別設(shè)有垂直攝像頭6和水平攝像頭7，垂直攝像頭6和水平攝像頭7分別通過(guò)視頻數(shù)據(jù)采集卡8和計(jì)算機(jī)9相連接。為了使飛行模擬器5在磁場(chǎng)環(huán)境中運(yùn)轉(zhuǎn)，導(dǎo)磁針51的頂部和上磁片3之間的距離定為3?8mm。
[0020]在上述結(jié)構(gòu)中，垂直攝像頭6采用?？低曅吞?hào)為DS-2CC51A2P-1R3的紅外可變焦防水筒型攝像機(jī)，水平攝像頭7采用海康威視型號(hào)為DS-2CC112P-1R3的紅外防水半球攝像機(jī)，垂直攝像頭6安裝在系統(tǒng)裝置正上方，水平攝像頭7在保證合適高度的前提下安裝在三腳架上，兩款攝像頭的工作電壓均為12V，垂直攝像頭6的最大功耗為6W，水平攝像頭7的最大功耗為12W。通過(guò)視頻線與BNC接頭將視頻數(shù)據(jù)采集卡8分別與攝像頭連接起來(lái)，其中用于連接攝像頭與計(jì)算機(jī)9的視頻數(shù)據(jù)采集卡8采用的是龍視安USB八路視頻監(jiān)控卡。視頻數(shù)據(jù)采集卡8自帶有驅(qū)動(dòng)軟件與視頻存儲(chǔ)、顯示軟件，可實(shí)現(xiàn)視頻的多路實(shí)時(shí)顯示與存儲(chǔ)，實(shí)驗(yàn)時(shí)僅使用視頻數(shù)據(jù)采集卡8的兩路視頻監(jiān)控:一路用于監(jiān)控垂直攝像頭6，記錄飛行模擬器5上的方向指針53的變化情況，一路用于監(jiān)控水平攝像頭7，記錄飛行模擬器5上平衡吊臂52—端束縛的小型昆蟲(chóng)的實(shí)際飛行情況。計(jì)算機(jī)9內(nèi)置的軟件是通過(guò)以opencv工具包為平臺(tái)、利用CamShift運(yùn)動(dòng)跟蹤算法完成采集視頻中運(yùn)動(dòng)目標(biāo)位置信息，有效地實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)跟蹤的功能。
[0021]本發(fā)明的使用時(shí)通過(guò)絲線或較軟的不導(dǎo)磁金屬絲將小型昆蟲(chóng)束縛住掛在平衡吊臂52用于懸掛小型昆蟲(chóng)的一端上，并保持方向指針53的指向與小型昆蟲(chóng)頭部指向始終保持一致，另外在懸掛小型昆蟲(chóng)之前或之后打開(kāi)垂直攝像頭6和水平攝像頭7，則記錄的方向指針53的指向位置信息即為小型昆蟲(chóng)頭部位置信息，可以從小型昆蟲(chóng)的頭部方向變更信息得到昆蟲(chóng)迀飛時(shí)飛行朝向的改變；小型昆蟲(chóng)被束縛在飛行模擬器5上，其運(yùn)動(dòng)被限制為繞導(dǎo)磁針51的轉(zhuǎn)動(dòng)，如此便于室內(nèi)展開(kāi)實(shí)驗(yàn)，不必進(jìn)行大范圍的跟蹤；小型昆蟲(chóng)飛行時(shí)，帶動(dòng)導(dǎo)磁針51上方向指針53的標(biāo)志箭頭轉(zhuǎn)動(dòng)，這些轉(zhuǎn)動(dòng)被攝像頭記錄下來(lái)，通過(guò)運(yùn)動(dòng)跟蹤算法可得出昆蟲(chóng)飛行的角度。上述工作過(guò)程的原理為:在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)利用飛行模擬器5將昆蟲(chóng)束縛在一個(gè)平面內(nèi)對(duì)被束縛的小型昆蟲(chóng)進(jìn)行跟蹤，錄制視頻，采用運(yùn)動(dòng)跟蹤算法進(jìn)行跟蹤計(jì)算得出結(jié)果。具體工作包括以下五部分:模擬跟蹤裝置的設(shè)計(jì)與搭建、昆蟲(chóng)運(yùn)動(dòng)視頻的采集、運(yùn)動(dòng)目標(biāo)位置信息的獲取、根據(jù)位置信息進(jìn)行建模獲得虛擬運(yùn)動(dòng)軌跡和對(duì)軌跡進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析研宄影響昆蟲(chóng)飛行的定向機(jī)制。
[0022]本發(fā)明通過(guò)導(dǎo)磁材料制成的導(dǎo)磁針51構(gòu)成飛行桿、用于束縛小型昆蟲(chóng)的非導(dǎo)磁材料制成的平衡吊臂52以及方向指針53構(gòu)成的飛行模擬器5，使飛行模擬器5運(yùn)行在磁場(chǎng)中以降低摩擦力的干擾，小型昆蟲(chóng)被束縛在飛行模擬器5上被限制為繞飛行桿的轉(zhuǎn)動(dòng)，垂直攝像頭6和水平攝像頭7采集記錄束縛昆蟲(chóng)的飛行軌跡，通過(guò)計(jì)算機(jī)9內(nèi)置的運(yùn)動(dòng)跟蹤算法得出昆蟲(chóng)飛行的角度，為小型昆蟲(chóng)定向飛行與定向機(jī)制的研宄提供可靠手段；該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，只需將小型昆蟲(chóng)束縛在平衡吊臂52的一端即可進(jìn)行，具有運(yùn)行可靠、采集效率高的特點(diǎn)，適宜推廣使用。
[0023]以上實(shí)施例僅為說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)思想，不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡是按照本發(fā)明提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動(dòng)，均落入本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)；本發(fā)明未涉及的技術(shù)均可通過(guò)現(xiàn)有技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)。
【權(quán)利要求】
1.一種小型昆蟲(chóng)定向飛行模擬跟蹤裝置，包括立柱(1)，其特征在于所述立柱(I)的頂端設(shè)有與其垂直設(shè)置的水平梁(2)，水平梁(2)的底面上設(shè)有上磁片(3)，上磁片(3)的正下方設(shè)有與其極性相反的下磁片(4)，下磁片(4)上設(shè)有飛行模擬器(5)，該飛行模擬器(5)包括豎直設(shè)置在下磁片(4)上的導(dǎo)磁針(51)，導(dǎo)磁針(51)的上部設(shè)有平衡吊臂(52)，平衡吊臂(52)的一端用于束縛小型昆蟲(chóng)并使得小型昆蟲(chóng)繞導(dǎo)磁針(51)飛行時(shí)帶動(dòng)導(dǎo)磁針(51)原地轉(zhuǎn)動(dòng)；所述飛行模擬器(5)的上方和側(cè)方分別設(shè)有垂直攝像頭(6)和水平攝像頭(7)，垂直攝像頭(6)和水平攝像頭(7)分別通過(guò)視頻數(shù)據(jù)采集卡(8)和計(jì)算機(jī)(9)相連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型昆蟲(chóng)定向飛行模擬跟蹤裝置，其特征在于:所述導(dǎo)磁針(51)的頂部設(shè)有方向指針(53)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的小型昆蟲(chóng)定向飛行模擬跟蹤裝置，其特征在于:所述的方向指針(53)與平衡吊臂(52)平行設(shè)置。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型昆蟲(chóng)定向飛行模擬跟蹤裝置，其特征在于:所述導(dǎo)磁針(51)的頂部和上磁片(3)之間的距離為3?8mm。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型昆蟲(chóng)定向飛行模擬跟蹤裝置，其特征在于:兩根立柱(I)平行設(shè)置且兩根立柱(I)的頂端采用透明尼龍線形成的水平梁(2)相連接。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的小型昆蟲(chóng)定向飛行模擬跟蹤裝置，其特征在于:所述的水平梁(2)采用兩根透明尼龍線構(gòu)成且上磁片(3)粘貼在尼龍線的下部從而不會(huì)影響垂直攝像頭(6)的攝像效果。7.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的小型昆蟲(chóng)定向飛行模擬跟蹤裝置，其特征在于:所述的立柱(I)放置在底板(10 )上。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型昆蟲(chóng)定向飛行模擬跟蹤裝置，其特征在于:所述的平衡吊臂(52)采用不導(dǎo)磁材料制成。
【文檔編號(hào)】A01K67-033GK204272969SQ201420642817
【發(fā)明者】陳法軍, 蔡磊, 肖能文, 潘衛(wèi)東, 周可新, 王紹永, 王文晶 [申請(qǐng)人]南京農(nóng)業(yè)大學(xué)