專利名稱：一種鼠類運(yùn)動能力檢測方法與系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生物、醫(yī)學(xué)、藥學(xué)、數(shù)字圖像處理領(lǐng)域，特別是一種鼠類運(yùn)動能 力檢測方法與系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，在生物、醫(yī)學(xué)、藥學(xué)等領(lǐng)域，都需要檢測用于實(shí)驗(yàn)用的鼠類的運(yùn)動能 力。例如在某些生物實(shí)驗(yàn)中，鼠類在特定的環(huán)境中受損傷后，其運(yùn)動能力會有 一定的下降，需要通過一些實(shí)驗(yàn)手段來檢測其運(yùn)動能力受損傷的情況。
傳統(tǒng)的方法是將被檢測的老鼠置入下方有鏤空的密封箱子中，在鼠類運(yùn)動能 力正常時，其腿部不會掉出箱子；若其運(yùn)動能力有損時，其腿部會掉出箱子， 通過人工計(jì)數(shù)，數(shù)出鼠腿掉出箱子的次數(shù)來確定該鼠運(yùn)動能力受損的'瞎況。
傳統(tǒng)的檢測方法需要用人眼來識別，會帶來很大程度上的人工誤差。主要表 現(xiàn)為(1)誤判 一般規(guī)定必須是鼠腿掉出箱子到某個高度計(jì)為一次掉落，但 人眼很難掌握這個高度，只能通過經(jīng)驗(yàn)來判斷，這樣就會由于主觀上的因素影 響到計(jì)數(shù)的準(zhǔn)確性；(2)漏計(jì)在計(jì)數(shù)過程中需要專人一直盯著運(yùn)動中的被檢 測鼠，而且一般是長時間的進(jìn)行重復(fù)測量，于是眼睛疲勞、注意力不集中等因 素都會導(dǎo)致遺漏計(jì)數(shù)情況的發(fā)生。
在檢測鼠類行走能力的這些實(shí)驗(yàn)中，通常在科研機(jī)構(gòu)中基本都是由碩士生甚 至是博士生來承擔(dān)這個工作，讓他們做這種重復(fù)性的沒有任何技術(shù)含量的工作， 在一定程度上是對人力資源的極大浪費(fèi)。這就迫切的需要發(fā)明一種精度高、可 自動化控制的鼠類運(yùn)動能力檢測系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的就是針對以上所述檢測鼠類行走能力實(shí)驗(yàn)落后的技術(shù)現(xiàn)狀，提
供一種能夠自動檢測、準(zhǔn)確記錄、數(shù)據(jù)真實(shí)可信的鼠類運(yùn)動能力檢測方法與系 統(tǒng)。
本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的采用的技術(shù)方案是
一種鼠類運(yùn)動檢測方法，特點(diǎn)是采用有金屬網(wǎng)格底板并用機(jī)玻璃板制作的 實(shí)驗(yàn)箱、攝像機(jī)、計(jì)算機(jī)、及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與檢測軟件；攝像機(jī)的前端攝像機(jī)信 號輸入連接的計(jì)算機(jī)視頻采集卡，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與檢測軟件啟動并進(jìn)入工作狀態(tài) 后，首先將鼠類放入實(shí)驗(yàn)箱內(nèi)，使鼠類在金屬網(wǎng)格底板上行走；第二通過對鼠 腿掉落行走實(shí)驗(yàn)箱金屬網(wǎng)格板次數(shù)的檢測，反映出被測鼠運(yùn)動能力的損傷程度； 第三應(yīng)用攝像機(jī)，將鼠的行走過程輸入計(jì)算機(jī)，并通過檢測軟件實(shí)現(xiàn)自動識別 和檢測。
所述的檢測軟件的流程，包括以下步驟
(1) 、初始化軟件設(shè)置
a) 獲取當(dāng)前環(huán)境圖像，通過對環(huán)境光線的判斷，自動調(diào)整捕獲的圖像的亮 度、對比度、飽和度、色度、銳度；
b) 設(shè)置檢測平面、網(wǎng)格平面位置，設(shè)置鼠類行走區(qū)、結(jié)束區(qū)位置； C)獲取當(dāng)前圖像，存入計(jì)算機(jī)緩存；
d)設(shè)置在視頻圖像上的文字、時間疊加設(shè)置；
(2) 、監(jiān)控開始與記時開始
(3) 、監(jiān)控是否結(jié)束判斷是(Y)，記時結(jié)束，進(jìn)入數(shù)據(jù)校驗(yàn)與將結(jié)果輸出 到數(shù)據(jù)庫，及打印數(shù)據(jù)，其中數(shù)據(jù)庫保存，包括鼠的名稱、實(shí)驗(yàn)時間、行走 時間、掉落次數(shù)、掉落的部分、掉落和離開時的時間與圖像、實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，并 提供統(tǒng)計(jì)、及分析功能；否(N)，執(zhí)行以檢測步驟；
(4) 、掃描監(jiān)控平面，檢測是否有鼠腿掉落；判斷掉落的為左前腿、右前腿、 左后腿、右后腿或尾巴；同時要檢測是否有多條腿掉落的情況；
(5) 、跟蹤鼠腿，檢測是否離開金屬網(wǎng)格平面；
(6) 、鼠腿掉落總次記數(shù)，同時顯示掉落次數(shù)和時間；(7)、用矩形方塊顯示被測鼠的當(dāng)前位置，并返回進(jìn)行監(jiān)控是否結(jié)束判斷， 循環(huán)檢測直至檢測結(jié)束。
一種鼠類運(yùn)動檢測系統(tǒng)，包括鼠類行走實(shí)驗(yàn)箱，其特點(diǎn)是還包括實(shí)驗(yàn)箱外 安裝的攝像機(jī)、計(jì)算機(jī)及計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)與檢測軟件，由電纜連接攝像機(jī)的信號 輸出接口與計(jì)算機(jī)視頻釆集卡接口 。
本發(fā)明一種鼠類運(yùn)動能力檢測系統(tǒng)與方法，采用數(shù)字圖像處理的方式檢測鼠 類運(yùn)動能力系統(tǒng)，在檢測過程中與被測鼠沒有任何物理接觸，能準(zhǔn)確反映被測 鼠的運(yùn)動情況，改善了實(shí)驗(yàn)條件，減輕實(shí)驗(yàn)人員勞動強(qiáng)度，提供了該領(lǐng)域長期 以來迫切的需要的實(shí)驗(yàn)檢測系統(tǒng)和方法，它具有自動化控制與檢測程度高、記 錄準(zhǔn)確、檢測數(shù)據(jù)真實(shí)與可信等優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明一種鼠類運(yùn)動能力檢測系統(tǒng)可滿足對鼠類大小、行走方向、fi^^距離、 光線環(huán)境等不同條件的要求，可廣泛應(yīng)用于各種類型的鼠類動物實(shí)驗(yàn)。


圖l是系統(tǒng)示意圖2是鼠類行走箱圖3是攝像系統(tǒng)俯視圖4是攝像系統(tǒng)沿鼠的行走方向觀察圖5是檢測軟件流程具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖進(jìn)行具體實(shí)施方式
的詳細(xì)說明
圖1所示，是本發(fā)明一種鼠類運(yùn)動檢測系統(tǒng)，包括鼠類行走實(shí)驗(yàn)箱、攝像 機(jī)、計(jì)算機(jī)及計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)與檢測軟件，由電纜連接攝像機(jī)的信號輸出接口與 計(jì)算機(jī)視頻采集卡接口 ，計(jì)算機(jī)可存儲實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和連接打印外部設(shè)備。
圖2所示，是鼠類行走箱。鼠類行走實(shí)驗(yàn)箱是用機(jī)玻璃板制作的透明實(shí)驗(yàn)箱， 實(shí)驗(yàn)箱由帶蓋l的開始區(qū)部分2，即放入鼠類區(qū)，帶蓋1的結(jié)束區(qū)部分3，即檢 測完畢取出鼠類區(qū)，以及連接開始區(qū)部分與結(jié)束區(qū)部分的鼠類行走通道部分4 所構(gòu)成，在鼠類行走通道部分箱底有金屬網(wǎng)格底板5，在鼠類行走通道部分背面
為純白色作背景6;另外，分別在開始區(qū)部分與結(jié)束區(qū)部分下端設(shè)有放置檢測裝
置及相關(guān)儀器設(shè)備等的儲物柜7。
圖3所示，是攝像系統(tǒng)俯視圖；圖3所示，是攝像系統(tǒng)沿鼠的行走方向觀 察圖；攝像機(jī)ll裝于實(shí)驗(yàn)箱外部，其攝像機(jī)是現(xiàn)有成熟技術(shù)，如各種品牌的數(shù) 碼攝像機(jī)，它可適應(yīng)不同監(jiān)測精度要求，使用的計(jì)算機(jī)配置要求不高，僅需2. 4G 處理器、512M內(nèi)存、空PCI插槽一個，即可滿足最低使用要求，對目前絕大多 數(shù)計(jì)算機(jī)都可適用。檢測軟件采用了優(yōu)化的算法設(shè)計(jì)，具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫功能， 可管理歷史實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析。
本發(fā)明一種鼠類運(yùn)動能力檢測方法，是采用上述鼠類運(yùn)動檢測系統(tǒng)，將鼠 類放入實(shí)驗(yàn)箱內(nèi)，使鼠類在金屬網(wǎng)格底板上行走，可根據(jù)被測鼠大小可，選擇 不同大小網(wǎng)格的金屬網(wǎng)格板，以及調(diào)節(jié)行走通道的長度及寬度進(jìn)行檢測鼠類運(yùn) 動能力，通過對鼠腿掉落行走實(shí)驗(yàn)箱金屬網(wǎng)格板次數(shù)的檢測，反映出被測鼠運(yùn) 動能力的損傷程度，并應(yīng)用攝像機(jī)，將鼠的行走過程輸入計(jì)算機(jī)，通過檢測軟 件實(shí)現(xiàn)自動識別和檢測，在實(shí)驗(yàn)箱外增加和選用不同的遮光布罩，可營造鼠類 所需光線環(huán)境。其檢測鼠類運(yùn)動能力有以下步驟
1、 選取合適位置，用三腳架固定好監(jiān)控?cái)z像機(jī)；
2、 接通監(jiān)控?cái)z像機(jī)、計(jì)算機(jī)電源；
3、 打開檢測軟件，設(shè)置檢測平面、金屬網(wǎng)格平面、行走區(qū)位置；
4、 輸入被測鼠名稱等相關(guān)信息；
5、 進(jìn)行檢測參數(shù)設(shè)置，若需設(shè)置的參數(shù)與上次實(shí)驗(yàn)相同則不用重復(fù)設(shè)置， 軟件中已保存好上次設(shè)置過后的參數(shù)；
6、 點(diǎn)擊檢測軟件中的"開始檢測"，軟件的自動檢測功能開始工作，檢測 是否有鼠進(jìn)入行走區(qū)；
7、 揭開實(shí)驗(yàn)箱的頂蓋，將被測鼠放入實(shí)驗(yàn)箱內(nèi)，檢測即開始； 8、 計(jì)算機(jī)由測試軟件檢測到被測鼠進(jìn)入行走區(qū)后，顯示^^測鼠名^^、開始 時間；例如"xx鼠開始行走，時間2007年5月6日星期日08:00:29";
9、 在被測鼠的行走過程中，檢測鼠腿、尾巴等是否掉落到指定高度平面， 若檢測到有掉落，保存當(dāng)前圖像、當(dāng)前時間、掉落部分的顏色、掉落部分的顏 色相對應(yīng)的鼠部位的名稱到圖像數(shù)據(jù)庫文件中，并顯示掉落次數(shù)、掉落時間及 與掉落部分的顏色相對應(yīng)的鼠部位的名稱；例如"1---〉08:01:09左后腿"；
10、 跟蹤檢測掉落的腿是否回到金屬網(wǎng)格平面上方，若回到則保存當(dāng)前圖 像、當(dāng)前時間到圖像數(shù)據(jù)庫文件中，同時要檢測在此過程中是否有其它腿掉落;
11、 重復(fù)上述兩個過程，直到檢測到被測鼠已離開行走區(qū)，則檢測完畢， 并顯示本次檢測結(jié)果。
例如"xx鼠于2007年5月6日星期日08:00:29開始行走，08:11:36行 走結(jié)束，行走時間為U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。"并將本次結(jié)果存入實(shí)驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)庫中。
用戶可選擇進(jìn)入數(shù)據(jù)校驗(yàn)功能對結(jié)果進(jìn)行人工矯正，同時，通過軟件算法 的設(shè)計(jì)，自動對識別結(jié)果進(jìn)行評估?？商峁γ恳淮巫R別結(jié)果的可信度系數(shù)， 同時，在軟件中的數(shù)據(jù)校驗(yàn)將可信度標(biāo)注在捕獲的圖片上，在鼠腿進(jìn)入和離開 指定檢測平面位置處，用綠色矩形框表示。若方框?yàn)橐粋€表示結(jié)果自動識別最 為可信，方框越多則表示結(jié)果的可信度越低。
多次實(shí)驗(yàn)后可以用數(shù)據(jù)庫功能進(jìn)行統(tǒng)計(jì)及分析功能，例如對同一只鼠的不 同時間行走狀態(tài)的比較。
本發(fā)明一種鼠類運(yùn)動能力檢測方法，檢測軟件是其最核心部分，圖5所示，
是檢測軟件流程圖，主檢測流程與步驟包括
(1)、初始化軟件設(shè)置
a) 獲取當(dāng)前環(huán)境圖像，通過對環(huán)境光線的判斷，自動調(diào)整捕獲的圖像的亮 度、對比度、飽和度、色度、銳度；
b) 設(shè)置檢測平面、網(wǎng)格平面位置，設(shè)置鼠類行走區(qū)、結(jié)束區(qū)位置；
c) 獲取當(dāng)前圖像，存入計(jì)算機(jī)緩存；
d) 設(shè)置在視頻圖像上的文字、時間疊加設(shè)置；
(2) 、監(jiān)控開始與記時開始
(3) 、監(jiān)控是否結(jié)束判斷是(Y)，記時結(jié)束，進(jìn)入數(shù)據(jù)校驗(yàn)與將結(jié)果輸出 到數(shù)據(jù)庫，及打印數(shù)據(jù)，其中數(shù)據(jù)庫保存，包括鼠的名稱、實(shí)驗(yàn)時間、行走 時間、掉落次數(shù)、掉落的部分、掉落和離開吋的時間與圖像、實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，并 提供統(tǒng)計(jì)、及分析功能；否(N),執(zhí)行以檢測步驟；
(4) 、掃描監(jiān)控平面，檢測是否有鼠腿掉落；判斷掉落的為左前腿、右前腿、 左后腿、右后腿或尾巴；同時要檢測是否有多條腿掉落的情況；
(5) 、跟蹤鼠腿，檢測是否離開金屬網(wǎng)格平面；
(6) 、鼠腿掉落總次記數(shù)(N+l)，同時顯示掉落次數(shù)和時間；
(7) 、用矩形方塊顯示被測鼠的當(dāng)前位置，并返回(3)進(jìn)行監(jiān)控是否結(jié)束判 斷，循環(huán)檢測直至檢測結(jié)束。
權(quán)利要求
1、 一種鼠類運(yùn)動檢測方法，其特征在于采用有金屬網(wǎng)格底板并用機(jī)玻 璃板制作的實(shí)驗(yàn)箱、攝像機(jī)、計(jì)算機(jī)、及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與檢測軟件；實(shí)驗(yàn)箱外安裝的攝像機(jī)，攝像機(jī)鏡頭對準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)箱，攝像機(jī)信號輸入連接的計(jì)算機(jī)視頻采集 卡，啟動計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與檢測軟件進(jìn)入工作狀態(tài)，首先，將鼠類放入實(shí)驗(yàn)箱內(nèi)，使鼠類在金屬網(wǎng)格底板上行走；第二，通過對鼠腿掉落行走實(shí)驗(yàn)箱金屬網(wǎng)格板 次數(shù)的檢測，反映出被測鼠運(yùn)動能力的損傷程度；第三，通過攝像機(jī)將鼠的行 走過程的圖像數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)，并通過計(jì)算機(jī)檢測軟件實(shí)現(xiàn)自動識別、檢測、 分析和記錄。
2、 按權(quán)利要求l所述的一種鼠類運(yùn)動檢測方法，其特征在于所述的檢 測軟件的流程，包括以下步驟(1) 、初始化軟件設(shè)置a) 獲取當(dāng)前環(huán)境圖像，通過對環(huán)境光線的判斷，自動調(diào)整捕獲的圖像的 亮度、對比度、飽和度、色度、銳度；b) 設(shè)置檢測平面、網(wǎng)格平面位置，設(shè)置鼠類行走區(qū)、結(jié)束區(qū)位置；c) 獲取當(dāng)前圖像，存入計(jì)算機(jī)緩存；d) 設(shè)置在視頻圖像上的文字、時間疊加設(shè)置；(2) 、監(jiān)控開始與記時開始(3) 、監(jiān)控是否結(jié)束判斷是(Y)，記時結(jié)束，進(jìn)入數(shù)據(jù)校驗(yàn)與將結(jié)果輸 出到數(shù)據(jù)庫，及打印數(shù)據(jù)，其中數(shù)據(jù)庫保存，包括鼠的名稱、實(shí)驗(yàn)時間、行 走時間、掉落次數(shù)、掉落的部分、掉落和離開時的時間與圖像、實(shí)驗(yàn)的結(jié)果， 并提供統(tǒng)計(jì)、及分析功能；否(N)，執(zhí)行以檢測步驟；(4) 、掃描監(jiān)控平面，檢測是否有鼠腿掉落；判斷掉落的為左前腿、右前 腿、左后腿、右后腿或尾巴；同時要檢測是否有多條腿掉落的情況；(5) 、跟蹤鼠腿，檢測是否離開金屬網(wǎng)格平面；(6) 、鼠腿掉落總次記數(shù)，同時顯示掉落次數(shù)和時間； (7)、用矩形方塊顯示被測鼠的當(dāng)前位置，并返回進(jìn)行監(jiān)控是否結(jié)束判斷， 循環(huán)檢測直至檢測結(jié)束。
3、 一種鼠類運(yùn)動檢測系統(tǒng)，包括鼠類行走實(shí)驗(yàn)箱，其特征在于還包括 實(shí)驗(yàn)箱外安裝的攝像機(jī)、計(jì)算機(jī)及計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)與檢測軟件，由電纜連接攝像 機(jī)的信號輸出接口與計(jì)算機(jī)視頻采集卡接口 。
4、 按權(quán)利要求3所述的一種鼠類運(yùn)動檢測系統(tǒng)，其特征在于所述的實(shí)驗(yàn)箱是用機(jī)玻璃板制作的透明實(shí)驗(yàn)箱，箱底有金屬網(wǎng)格底板。
5、 按權(quán)利要求3所述的一種鼠類運(yùn)動檢測系統(tǒng)，其特征在于所述的實(shí) 驗(yàn)箱由帶蓋的開始區(qū)部分、帶蓋的結(jié)束區(qū)部分、及連接開始區(qū)部分與結(jié)束區(qū)部 分的鼠類行走通道部分構(gòu)成，在鼠類行走通道部分箱底有金屬網(wǎng)格底板，在鼠 類行走通道部分背面為純白色作背景；另外，分別在開始區(qū)部分與結(jié)束區(qū)部分 下端設(shè)有放置檢測裝置及相關(guān)儀器設(shè)備等的儲物柜。
全文摘要
本發(fā)明為一種鼠類運(yùn)動能力檢測方法與系統(tǒng)，其特點(diǎn)是采用由金屬網(wǎng)格底板并用機(jī)玻璃板制作的實(shí)驗(yàn)箱、攝像機(jī)、計(jì)算機(jī)、及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與檢測軟件構(gòu)成的檢測系統(tǒng)，通過實(shí)驗(yàn)箱外安裝的攝像機(jī)，將鼠類放入實(shí)驗(yàn)箱內(nèi)，使鼠類在金屬網(wǎng)格底板上行走，對鼠腿掉落行走實(shí)驗(yàn)箱金屬網(wǎng)格板次數(shù)的檢測，反映出被測鼠運(yùn)動能力的損傷程度，通過攝像機(jī)將鼠的行走過程的圖像數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)，由計(jì)算機(jī)的檢測軟件自動識別、檢測、分析和記錄。改善了實(shí)驗(yàn)條件，提供了該領(lǐng)域長期以來迫切的需要的實(shí)驗(yàn)檢測系統(tǒng)和方法，具有自動化控制與檢測程度高、記錄準(zhǔn)確、檢測數(shù)據(jù)真實(shí)與可信等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號A61B19/00GK101120872SQ200710139429
公開日2008年2月13日 申請日期2007年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月13日
發(fā)明者李志榮, 磊 杜, 王晉平, 郭利平, 陳寶明 申請人:山西大學(xué)