專(zhuān)利名稱(chēng)：昆蟲(chóng)自主飛行監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和分析方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及實(shí)驗(yàn)室科研測(cè)試、分析設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種專(zhuān)門(mén)用于監(jiān)測(cè)昆蟲(chóng) 正?；蛱幚?xiàng)l件下所發(fā)生的活躍情況或定量比較活躍程度的昆蟲(chóng)自主飛行監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和分 析方法。
背景技術(shù)：
遷飛是昆蟲(chóng)在長(zhǎng)期的進(jìn)化過(guò)程中形成的一種生存對(duì)策，遷飛一方面對(duì)昆蟲(chóng)種群 的維持和發(fā)展有著重要的意義，另一方面昆蟲(chóng)的遷飛行為導(dǎo)致很多害蟲(chóng)能夠經(jīng)常暴發(fā)成 災(zāi)。遷入的昆蟲(chóng)種群一方面在當(dāng)?shù)胤敝澈蜕L(zhǎng)對(duì)當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)作物或牧草構(gòu)成直接危害，另一 方面，對(duì)這些昆蟲(chóng)的遷飛行為不能及時(shí)和精確的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)間接導(dǎo)致受害地區(qū)沉重的經(jīng)濟(jì)損 失。因?yàn)檫@些昆蟲(chóng)的遷飛活動(dòng)規(guī)律依據(jù)生態(tài)環(huán)境和自身特征而復(fù)雜多變，盡管昆蟲(chóng)遷飛的 研究一直在開(kāi)展中，但是精確預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)其遷飛活動(dòng)還未能實(shí)現(xiàn)。目前，野外昆蟲(chóng)遷飛行為 的研究，主要采用的方法為標(biāo)記回收(李光博，王恒祥，胡文繡.粘蟲(chóng)季節(jié)性遷飛為害假說(shuō) 及標(biāo)記回收試驗(yàn).植物保護(hù)學(xué)報(bào).1964. 3( :101-109.)、燈光誘集法(張躍進(jìn)，張國(guó)彥， 談孝風(fēng)，蘇戰(zhàn)平，劉小英，周天云，楊萬(wàn)海，王貴生.佳多蟲(chóng)情測(cè)報(bào)燈與黑光燈誘集昆蟲(chóng)種類(lèi) 和數(shù)量的比較研究.中國(guó)植物導(dǎo)刊.2005. 25 (3) :35-36.)和高空雷達(dá)(陳瑞鹿，暴祥致， 王素云，孫雅杰，李立群，劉繼榮，張德寬，盧加.公主嶺昆蟲(chóng)雷達(dá)的裝置和初步應(yīng)用.中國(guó) 農(nóng)業(yè)科學(xué).1985(3) :97;陳鹿瑞，暴祥致，王素云，孫雅杰，李立群，劉繼榮.草地螟遷飛活 動(dòng)的雷達(dá)觀(guān)測(cè).植物保護(hù)學(xué)報(bào).1992. 19(2) :171-174;吳孔明，翟保平，封洪強(qiáng)，程登發(fā)，郭 予元.華北北部地區(qū)二代棉鈴蟲(chóng)成蟲(chóng)遷飛行為的雷達(dá)觀(guān)測(cè).植物保護(hù)學(xué)報(bào).2006. 33 ) 163-167.)等，這些方法為野外昆蟲(chóng)的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)工作做出了重要的貢獻(xiàn)，但是這些方法的共 同特點(diǎn)是不能詳細(xì)了解昆蟲(chóng)的飛行行為，如在某一時(shí)間段昆蟲(chóng)的飛行情況，在成蟲(chóng)的發(fā)育 的某一天其飛行情況等，如果要獲得昆蟲(chóng)飛行行為的精確定量數(shù)據(jù)這些技術(shù)更沒(méi)有可能實(shí) 現(xiàn)。室內(nèi)昆蟲(chóng)遷飛行為研究技術(shù)很好地彌補(bǔ)了上述野外監(jiān)測(cè)手段的不足，而且為室內(nèi) 實(shí)驗(yàn)研究的開(kāi)展提供了必要的條件，目前廣泛應(yīng)用的一種方法為室內(nèi)昆蟲(chóng)吊飛技術(shù)。昆蟲(chóng) 吊飛技術(shù)是將昆蟲(chóng)吊置在飛行磨的吊臂上，利用飛行磨對(duì)昆蟲(chóng)飛行數(shù)據(jù)采集和分析，在保 證嚴(yán)格的均一處理的情況下，能夠解釋很多室內(nèi)科學(xué)問(wèn)題，并且也能夠?yàn)樘镩g昆蟲(chóng)遷飛預(yù) 測(cè)預(yù)報(bào)提供一定的參考依據(jù)(張志濤.昆蟲(chóng)吊飛裝置.植物保護(hù).1982(6) :30-32 ；羅禮智， 江幸福，李克斌，胡毅.粘蟲(chóng)飛行對(duì)生殖及壽命的影響.昆蟲(chóng)學(xué)報(bào).1999.42 ) =150-158 ； 張蕾，羅禮智，江幸福，胡毅.一日齡饑餓對(duì)粘蟲(chóng)成蟲(chóng)卵巢發(fā)育和飛行能力的影響.昆蟲(chóng)學(xué) 報(bào).2006. 49(6) :895-902.)。但是，昆蟲(chóng)吊飛實(shí)驗(yàn)技術(shù)本身的缺點(diǎn)也不容忽視。首先，該 技術(shù)對(duì)實(shí)驗(yàn)者經(jīng)驗(yàn)要求較多，尤其對(duì)吊飛前昆蟲(chóng)的處理，第一次做這種實(shí)驗(yàn)的操作者和有 經(jīng)驗(yàn)操作者對(duì)昆蟲(chóng)的處理手法差異對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的波動(dòng)影響非常大，沒(méi)有經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間練習(xí)的 操作者經(jīng)常會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)昆蟲(chóng)的大量死亡。其次，該過(guò)程非常耗時(shí)，往往熟練的實(shí)驗(yàn)者平均 每處理一頭蟲(chóng)子也要4分鐘左右，而且吊飛后的蟲(chóng)子還要做進(jìn)一步的處理才能進(jìn)行下一步的正常實(shí)驗(yàn)。最后，室內(nèi)昆蟲(chóng)吊飛技術(shù)最大的缺陷是強(qiáng)迫昆蟲(chóng)飛行。表現(xiàn)在三個(gè)方面(1) 當(dāng)昆蟲(chóng)的足被人為處理處于懸空狀態(tài)時(shí)往往會(huì)有振翅動(dòng)作出現(xiàn)，但是這個(gè)動(dòng)作如果發(fā)生在 吊飛實(shí)驗(yàn)中就可以帶動(dòng)飛行磨的轉(zhuǎn)動(dòng)，那么吊飛裝置就會(huì)理所當(dāng)然地記錄為昆蟲(chóng)的飛行數(shù) 據(jù)，而實(shí)際上這個(gè)不是昆蟲(chóng)真正的飛行動(dòng)作；(2)在昆蟲(chóng)真正飛行的動(dòng)作完成后，其振翅動(dòng) 作往往會(huì)停止，但是飛行磨由于慣性總會(huì)再轉(zhuǎn)動(dòng)若干圈，這多余圈數(shù)的轉(zhuǎn)動(dòng)不僅誤導(dǎo)了吊 飛系統(tǒng)的數(shù)據(jù)記錄，而其能夠?qū)е吕ハx(chóng)被迫的振翅動(dòng)作產(chǎn)生，這樣違背了昆蟲(chóng)的飛行意愿；昆蟲(chóng)在飛行磨上吊飛的過(guò)程中需要負(fù)載吊環(huán)和吊臂的重量，如果吊臂與轉(zhuǎn)軸的摩擦力 較大的話(huà)，那么昆蟲(chóng)的負(fù)載就更重了，如此一來(lái)，吊飛實(shí)驗(yàn)對(duì)昆蟲(chóng)的損耗加重。為此，昆蟲(chóng)自 主飛行系統(tǒng)在昆蟲(chóng)飛行行為的研究中呼之欲出，很多一線(xiàn)的科學(xué)工作者也希望通過(guò)運(yùn)用這 個(gè)自主飛行系統(tǒng)來(lái)研究真實(shí)的昆蟲(chóng)飛行行為特征。早在1984年已經(jīng)有科學(xué)工作者研究過(guò) 粘蟲(chóng)(Mythimna separata)和草地螟(Loxostegesticticalis)成蟲(chóng)的自主飛行裝置(張志 濤.昆蟲(chóng)飛翔記錄裝置.植物保護(hù).1984. 10(3) :17-18.),該裝置所采用的原理是碰撞接 觸式采集方式，將昆蟲(chóng)對(duì)觸絲的碰撞信號(hào)轉(zhuǎn)化為機(jī)械信號(hào)輸出到記錄紙上以圖形輸出。但 此裝置不能輸出可以定量和統(tǒng)計(jì)分析的數(shù)據(jù)，只能做定性的分析；且其記錄方式已經(jīng)被當(dāng) 前高速發(fā)展和日新月異的計(jì)算機(jī)技術(shù)所淘汰。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有的野外昆蟲(chóng)遷飛研究方法無(wú)法獲得昆蟲(chóng)飛行行為的精確定量數(shù) 據(jù)，而室內(nèi)昆蟲(chóng)吊飛技術(shù)不能真實(shí)反應(yīng)昆蟲(chóng)自主飛行的現(xiàn)狀，提供一種昆蟲(chóng)自主飛行監(jiān)測(cè) 系統(tǒng)和分析方法，能夠滿(mǎn)足昆蟲(chóng)自主飛行行為監(jiān)測(cè)的實(shí)驗(yàn)要求，且實(shí)現(xiàn)了對(duì)昆蟲(chóng)飛行意愿 或活動(dòng)行為監(jiān)測(cè)的客觀(guān)性和實(shí)驗(yàn)操作的簡(jiǎn)便性。本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種昆蟲(chóng)自主飛行監(jiān)測(cè)分析方法，其特征在于，該方法包括下述步驟A、根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康奶幚韺?shí)驗(yàn)昆蟲(chóng)，然后將昆蟲(chóng)及食物均放入監(jiān)測(cè)罩中；B、控制監(jiān)測(cè)罩的環(huán)境溫濕度和光周期，同時(shí)通過(guò)視頻采集裝置對(duì)監(jiān)測(cè)罩中的昆蟲(chóng) 的自主飛行行為進(jìn)行視頻信號(hào)采集并轉(zhuǎn)化為視頻文件；C、通過(guò)圖像運(yùn)動(dòng)目標(biāo)識(shí)別技術(shù)對(duì)視頻文件進(jìn)行實(shí)時(shí)/滯后分析，并將視頻文件中 昆蟲(chóng)的飛行行為或其它運(yùn)動(dòng)行為轉(zhuǎn)化為定量的原始數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到文本文檔中；D、通過(guò)定義飛行閾值對(duì)文本文檔中的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和分析，并從原始數(shù)據(jù)中 提取出昆蟲(chóng)的飛行參數(shù)，通過(guò)所述飛行參數(shù)評(píng)價(jià)昆蟲(chóng)的飛行或活躍情況。步驟D中所述昆蟲(chóng)的飛行參數(shù)包括飛行意愿、飛行累時(shí)、最長(zhǎng)歷時(shí)、平均飛行時(shí)間 和飛行次數(shù)，每個(gè)時(shí)間段的視頻文件分析后的原始數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)所述飛行參數(shù)。步驟D所述的從原始數(shù)據(jù)中提取出昆蟲(chóng)的飛行參數(shù)后，存入兩個(gè)表格文件中，其 中一個(gè)文件存儲(chǔ)按時(shí)間段對(duì)每個(gè)飛行參數(shù)的提取結(jié)果，另一個(gè)文件存儲(chǔ)被定義為飛行的每 次飛行歷時(shí)；按照時(shí)間順序?qū)φ找曨l文件、文本文檔中的原始數(shù)據(jù)和表格文件中的飛行參 數(shù)以進(jìn)一步檢驗(yàn)飛行閾值定義的真實(shí)性和合理性。步驟B所述的控制監(jiān)測(cè)罩的光周期為采用可控紅外和可見(jiàn)光源使昆蟲(chóng)處于正常 生活習(xí)性的光周期中；所述視頻采集裝置包括紅外一體化攝像機(jī)、PCI接口視頻采集卡和 電腦。
在步驟C中所述的轉(zhuǎn)化為定量的原始數(shù)據(jù)的過(guò)程中，原始數(shù)據(jù)以陣列格式逐步存 儲(chǔ)到文本文檔中，并為步驟D所述的從原始數(shù)據(jù)中提取出昆蟲(chóng)的飛行參數(shù)提供數(shù)據(jù)依據(jù)。一種昆蟲(chóng)自主飛行監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，包括實(shí)驗(yàn)裝置和監(jiān)測(cè)分析模塊，所述實(shí) 驗(yàn)裝置包括光周期控制裝置、盛放昆蟲(chóng)的監(jiān)測(cè)罩和視頻采集裝置，所述光周期控制裝置用 于使監(jiān)測(cè)罩中的昆蟲(chóng)處于正常生活習(xí)性的光周期中，視頻采集裝置用于對(duì)監(jiān)測(cè)罩中的昆蟲(chóng) 的自主飛行行為進(jìn)行視頻信號(hào)采集并轉(zhuǎn)化為視頻文件；所述監(jiān)測(cè)分析模塊包括依次相連的 圖像運(yùn)動(dòng)目標(biāo)識(shí)別分析模塊、飛行參數(shù)提取模塊和飛行參數(shù)統(tǒng)計(jì)分析模塊，所述圖像運(yùn)動(dòng) 目標(biāo)識(shí)別分析模塊與視頻采集裝置相連，所述圖像運(yùn)動(dòng)目標(biāo)識(shí)別分析模塊通過(guò)圖像運(yùn)動(dòng)目 標(biāo)識(shí)別技術(shù)對(duì)視頻文件進(jìn)行實(shí)時(shí)/滯后分析，并將視頻文件中昆蟲(chóng)的飛行行為或其它運(yùn)動(dòng) 行為轉(zhuǎn)化為定量的原始數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到文本文檔中，所述飛行參數(shù)提取模塊通過(guò)定義飛行閾值 對(duì)文本文檔中的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和分析，并從原始數(shù)據(jù)中提取出昆蟲(chóng)的飛行參數(shù)，所述 飛行參數(shù)統(tǒng)計(jì)分析模塊通過(guò)所述飛行參數(shù)評(píng)價(jià)昆蟲(chóng)的飛行或活躍情況。所述昆蟲(chóng)的飛行參數(shù)包括飛行意愿、飛行累時(shí)、最長(zhǎng)歷時(shí)、平均飛行時(shí)間和飛行次 數(shù)，每一個(gè)時(shí)間段視頻文件分析后的原始數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)所述飛行參數(shù)。所述飛行參數(shù)提取模塊從原始數(shù)據(jù)中提取出昆蟲(chóng)的飛行參數(shù)后，存入兩個(gè)表格文 件中，其中一個(gè)文件存儲(chǔ)按時(shí)間段對(duì)每個(gè)飛行參數(shù)的提取結(jié)果，另一個(gè)文件存儲(chǔ)被定義為 飛行的每次飛行歷時(shí)；所述飛行參數(shù)統(tǒng)計(jì)分析模塊按照時(shí)間順序?qū)φ找曨l文件、文本文檔 中的原始數(shù)據(jù)和表格文件中的飛行參數(shù)以進(jìn)一步檢驗(yàn)飛行閾值定義的真實(shí)性和合理性。所述光周期控制裝置采用可控紅外和可見(jiàn)光源，所述視頻采集裝置包括紅外一體 化攝像機(jī)、PCI接口視頻采集卡和電腦。所述圖像運(yùn)動(dòng)目標(biāo)識(shí)別分析模塊在將視頻文件轉(zhuǎn)化為定量的原始數(shù)據(jù)的過(guò)程中， 原始數(shù)據(jù)以陣列格式逐步存儲(chǔ)到文本文檔中。本發(fā)明的技術(shù)效果如下本發(fā)明涉及的昆蟲(chóng)自主飛行監(jiān)測(cè)分析方法，在實(shí)驗(yàn)處理昆蟲(chóng)后將昆蟲(chóng)及食物均放 入監(jiān)測(cè)罩中，控制監(jiān)測(cè)罩的環(huán)境溫濕度和光周期，同時(shí)通過(guò)視頻采集裝置對(duì)監(jiān)測(cè)罩中的昆 蟲(chóng)的自主飛行行為進(jìn)行視頻信號(hào)采集并轉(zhuǎn)化為視頻文件，通過(guò)圖像運(yùn)動(dòng)目標(biāo)識(shí)別技術(shù)對(duì)視 頻文件進(jìn)行滯后分析，也可以對(duì)所監(jiān)測(cè)的昆蟲(chóng)自主飛行行為信號(hào)的視頻采用實(shí)時(shí)分析的方 式，并將視頻文件中昆蟲(chóng)的飛行行為或其它運(yùn)動(dòng)行為轉(zhuǎn)化為定量的原始數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到文本文 檔中，再通過(guò)定義飛行閾值對(duì)文本文檔中的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和分析，從原始數(shù)據(jù)中提取 出昆蟲(chóng)的飛行參數(shù)，通過(guò)所述飛行參數(shù)評(píng)價(jià)昆蟲(chóng)的飛行或活躍情況。本發(fā)明涉及的昆蟲(chóng)自 主飛行監(jiān)測(cè)分析方法不僅解決了現(xiàn)有的野外昆蟲(chóng)遷飛研究技術(shù)無(wú)法獲得昆蟲(chóng)飛行行為的 精確定量數(shù)據(jù)，而室內(nèi)昆蟲(chóng)吊飛技術(shù)無(wú)法完成昆蟲(chóng)自主飛行的問(wèn)題，而且在滿(mǎn)足昆蟲(chóng)自主 飛行行為監(jiān)測(cè)的實(shí)驗(yàn)要求的基礎(chǔ)上，還具有以下的優(yōu)越性。只要通過(guò)觀(guān)測(cè)昆蟲(chóng)的飛行行為 獲取實(shí)驗(yàn)結(jié)果的實(shí)驗(yàn)都可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)吭趯?shí)驗(yàn)處理昆蟲(chóng)后，依托本發(fā)明的監(jiān)測(cè)分析方法對(duì) 實(shí)驗(yàn)昆蟲(chóng)進(jìn)行自主飛行監(jiān)測(cè)分析，故應(yīng)用范圍廣；實(shí)驗(yàn)處理昆蟲(chóng)后因直接監(jiān)測(cè)分析昆蟲(chóng)的 飛行行為，省去了吊飛處理繁瑣過(guò)程，故減輕了實(shí)驗(yàn)工作的勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)約了實(shí)驗(yàn)時(shí)間，提 高了實(shí)驗(yàn)效率。所采用可控紅外和可見(jiàn)光源來(lái)控制監(jiān)測(cè)罩的光周期能夠使昆蟲(chóng)處于正常生活習(xí) 性的光周期中，且在暗期中沒(méi)有可見(jiàn)光刺激而能正常觀(guān)測(cè)昆蟲(chóng)行為，避免環(huán)境干擾對(duì)昆蟲(chóng)行為的影響，增加了測(cè)試實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的可靠性。該監(jiān)測(cè)分析方法測(cè)試數(shù)據(jù)重復(fù)性強(qiáng)、可信度高整個(gè)分析和監(jiān)測(cè)過(guò)程可以獲得昆 蟲(chóng)行為監(jiān)測(cè)的視頻文件、數(shù)值化的昆蟲(chóng)行為的文本文檔和飛行參數(shù)化的表格文件三種相對(duì) 應(yīng)文件，把這三種數(shù)據(jù)文件中的數(shù)據(jù)按寫(xiě)入的時(shí)間順序?qū)?yīng)后，可以校正昆蟲(chóng)行為數(shù)值化 的真實(shí)性及飛行閾值定義的合理性，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的三重校正從根本上保證了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的可 靠性，已有的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明重復(fù)內(nèi)數(shù)據(jù)的變異較小，表明數(shù)據(jù)的重復(fù)性高。本發(fā)明涉及的昆蟲(chóng)自主飛行監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括實(shí)驗(yàn)裝置和監(jiān)測(cè)分析模塊，實(shí)驗(yàn)裝置 包括光周期控制裝置、盛放昆蟲(chóng)的監(jiān)測(cè)罩、昆蟲(chóng)喂食器和視頻采集裝置；監(jiān)測(cè)分析模塊包括 依次相連的圖像運(yùn)動(dòng)目標(biāo)識(shí)別分析模塊、飛行參數(shù)提取模塊和飛行參數(shù)統(tǒng)計(jì)分析模塊，所 述圖像運(yùn)動(dòng)目標(biāo)識(shí)別分析模塊與視頻采集裝置相連。實(shí)驗(yàn)裝置主要負(fù)責(zé)提供昆蟲(chóng)正常活動(dòng) 需求和視頻采集需要，保證飼養(yǎng)昆蟲(chóng)需要的溫濕度和光照條件是穩(wěn)定的，實(shí)驗(yàn)昆蟲(chóng)的食物 充足，確保昆蟲(chóng)的各項(xiàng)生理指標(biāo)相差較小，減小后期實(shí)驗(yàn)的誤差。監(jiān)測(cè)分析模塊中的圖像運(yùn) 動(dòng)目標(biāo)識(shí)別分析模塊將昆蟲(chóng)的飛行行為或其它運(yùn)動(dòng)行為轉(zhuǎn)化為定量的原始數(shù)據(jù)，通過(guò)飛行 參數(shù)提取模塊從原始數(shù)據(jù)中提取出昆蟲(chóng)的飛行參數(shù)，通過(guò)飛行參數(shù)統(tǒng)計(jì)分析模塊對(duì)飛行參 數(shù)統(tǒng)計(jì)分析，從而評(píng)價(jià)昆蟲(chóng)的飛行或活躍情況。該系統(tǒng)克服了目前昆蟲(chóng)飛行行為研究中常 用的吊飛技術(shù)的諸多不足，充分考慮了實(shí)驗(yàn)的需要和現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)條件，模塊之間相互獨(dú)立又 環(huán)環(huán)相扣，為昆蟲(chóng)自主飛行監(jiān)測(cè)分析的設(shè)計(jì)和優(yōu)越性的體現(xiàn)提供了必要的物質(zhì)基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn) 了真實(shí)反映昆蟲(chóng)飛行或其他活動(dòng)行為的監(jiān)測(cè)目的。


圖1為本發(fā)明昆蟲(chóng)自主飛行監(jiān)測(cè)分析方法的流程圖。圖2為本發(fā)明昆蟲(chóng)自主飛行監(jiān)測(cè)分析方法的優(yōu)選流程圖。圖3為本發(fā)明昆蟲(chóng)自主飛行監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理圖。圖4為本發(fā)明昆蟲(chóng)自主飛行監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為圖4中的光周期控制裝置與昆蟲(chóng)監(jiān)測(cè)罩的正面觀(guān)示意圖。圖6為昆蟲(chóng)監(jiān)測(cè)罩及昆蟲(chóng)飼喂裝置的細(xì)節(jié)示意圖。圖中各標(biāo)號(hào)列示如下1-紅外光源控制裝置；2-白光光源控制裝置；3-光源支架；4-昆蟲(chóng)；5-昆蟲(chóng)監(jiān)測(cè) 罩；6-紅外攝像機(jī)；7-相機(jī)三腳架；8-相機(jī)電源及視頻線(xiàn)；9-插入采集卡的電腦；10-昆蟲(chóng) 喂食口 ；11-昆蟲(chóng)喂食器；12-溫濕度控制裝置；13-實(shí)驗(yàn)裝置；14-監(jiān)測(cè)分析模塊。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明。圖1為本發(fā)明昆蟲(chóng)自主飛行監(jiān)測(cè)分析方法的流程圖。該方法包括下述步驟A、根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康奶幚韺?shí)驗(yàn)昆蟲(chóng)，然后將昆蟲(chóng)和昆蟲(chóng)喂食器及食物均放入監(jiān)測(cè)罩 中；B、控制監(jiān)測(cè)罩的環(huán)境溫濕度和光周期，通過(guò)視頻采集裝置對(duì)監(jiān)測(cè)罩中的昆蟲(chóng)的自 主飛行行為進(jìn)行視頻信號(hào)采集并轉(zhuǎn)化為視頻文件，其中，視頻采集裝置包括紅外一體化攝 像機(jī)、PCI接口視頻采集卡和電腦；
C、通過(guò)圖像運(yùn)動(dòng)目標(biāo)識(shí)別技術(shù)對(duì)視頻文件進(jìn)行實(shí)時(shí)/滯后分析，并將視頻文件中 昆蟲(chóng)的飛行行為或其它運(yùn)動(dòng)行為轉(zhuǎn)化為定量的原始數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到文本文檔中，該過(guò)程依據(jù)視 頻文件的錄制時(shí)間和電腦的配置轉(zhuǎn)化所需時(shí)間有區(qū)別，在轉(zhuǎn)化為定量的原始數(shù)據(jù)的過(guò)程 中，原始數(shù)據(jù)以陣列格式逐步存儲(chǔ)到自動(dòng)生成的文本文檔中，并為后續(xù)步驟D中從原始數(shù) 據(jù)中提取出昆蟲(chóng)的飛行參數(shù)提供數(shù)據(jù)資料；D、通過(guò)定義飛行閾值對(duì)文本文檔中的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和分析，從原始數(shù)據(jù)中提 取出昆蟲(chóng)的飛行參數(shù)，包括飛行意愿、飛行累時(shí)、最長(zhǎng)歷時(shí)、平均飛行時(shí)間和飛行次數(shù)五個(gè) 參數(shù)，每個(gè)時(shí)間段的視頻文件分析后的原始數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)所述五個(gè)飛行參數(shù)，并通過(guò)所述飛行 參數(shù)評(píng)價(jià)昆蟲(chóng)的飛行或活躍情況。下面結(jié)合圖2對(duì)本發(fā)明的該方法作進(jìn)一步詳細(xì)地說(shuō)明，圖2為本發(fā)明昆蟲(chóng)自主飛 行監(jiān)測(cè)分析方法的優(yōu)選流程圖。實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備首先設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，這個(gè)階段主要保證飼養(yǎng)的昆蟲(chóng)需要的溫濕度和光照條件 是穩(wěn)定的，實(shí)驗(yàn)昆蟲(chóng)的食物充足，確保實(shí)驗(yàn)昆蟲(chóng)的各項(xiàng)生理指標(biāo)相差較小，減小后期實(shí)驗(yàn)的 誤差，確定實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，如果?shí)驗(yàn)?zāi)康氖怯^(guān)察藥物(如保幼激素或早熟素素等)處理對(duì)昆蟲(chóng)行 為影響，那么要選擇合適的時(shí)期(如幼蟲(chóng)的某個(gè)齡期或成蟲(chóng)期等)，保證自主飛行監(jiān)測(cè)分析 實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前這些實(shí)驗(yàn)處理已經(jīng)完成。如果實(shí)驗(yàn)的目的是觀(guān)察正常飼養(yǎng)的昆蟲(chóng)的自主飛行情 況，那么，只需要在昆蟲(chóng)羽化第一天連同昆蟲(chóng)喂食器和食物均放入昆蟲(chóng)罩即可。檢查電腦和 攝像機(jī)的電源，確認(rèn)視頻采集卡已經(jīng)插入PCI插槽中、視頻采集軟件已經(jīng)正常安裝和電腦 硬盤(pán)空間足夠存儲(chǔ)視頻文件。開(kāi)始錄像打開(kāi)控制環(huán)境溫濕度和光周期的控制裝置開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)罩的環(huán)境溫濕 度和光周期控制，同時(shí)通過(guò)視頻采集裝置對(duì)監(jiān)測(cè)罩中的昆蟲(chóng)的自主飛行行為進(jìn)行視頻信號(hào) 采集并轉(zhuǎn)化為視頻文件，具體為打開(kāi)電腦上已經(jīng)正確安裝的會(huì)聲會(huì)影軟件，在軟件相應(yīng)的 選項(xiàng)中正確設(shè)置各個(gè)參數(shù)，其中包括用于錄像的攝像頭的幀頻和視頻的壓縮格式，然后開(kāi) 始錄像。為了方便后續(xù)的實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)校正，可以采用對(duì)數(shù)字化的視頻進(jìn)行滯后分析的方式， 即先錄制視頻再對(duì)視頻文件進(jìn)行分析，錄制的視頻文件格式要求為AVI最好。可以將視頻 文件的存儲(chǔ)路徑設(shè)置成與視頻分析軟件相同，以方便后續(xù)的實(shí)驗(yàn)。數(shù)字化視頻的分析這個(gè)步驟是該方法最核心的環(huán)節(jié)，當(dāng)錄像結(jié)束后或錄像的過(guò)程 中，通過(guò)圖像運(yùn)動(dòng)目標(biāo)識(shí)別技術(shù)對(duì)視頻文件進(jìn)行分析，并將視頻文件中昆蟲(chóng)的飛行行為或 其它運(yùn)動(dòng)行為轉(zhuǎn)化為定量的原始數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到文本文檔(txt文檔)中，如果是采用錄制視頻 后的滯后分析方式，那么該過(guò)程要耗掉錄制視頻時(shí)間的1/5-1/6不等，這個(gè)時(shí)間主要取決 于電腦配置。當(dāng)視頻文件分析完成后，txt文檔的修改也完成；如果是實(shí)時(shí)的視頻文件分 析，那么這個(gè)分析時(shí)間和錄制視頻的時(shí)間是相等的，視頻文件錄制結(jié)束時(shí)同時(shí)生成一個(gè)txt 文檔。生成的txt文檔中的原始數(shù)據(jù)按照每秒鐘一行的格式存儲(chǔ)，這樣的存儲(chǔ)格式方便數(shù) 據(jù)導(dǎo)入數(shù)據(jù)分析程序之前對(duì)數(shù)據(jù)的刪減。飛行參數(shù)提取該步驟主要依托數(shù)據(jù)分析程序(Matlab軟件)對(duì)已經(jīng)寫(xiě)入txt文檔 中的數(shù)據(jù)陣列進(jìn)行整理。根據(jù)昆蟲(chóng)種類(lèi)和攝像機(jī)的性能差異，在運(yùn)行Matlab code文件后 分別輸入定義的飛行閾值和攝像機(jī)的幀頻，Matlab code文件根據(jù)輸入的這些標(biāo)準(zhǔn)而自動(dòng) 對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和分析，分析結(jié)果可以在Matlab中直接看到，也可以通過(guò)程序輸出的 表格文件(Excel文件)看到，原始數(shù)據(jù)分析后昆蟲(chóng)飛行或活動(dòng)的多個(gè)行為參數(shù)被提取出來(lái)并存入兩個(gè)Excel文件，其中一個(gè)文件存儲(chǔ)按時(shí)間段對(duì)每個(gè)飛行參數(shù)的提取結(jié)果，另一個(gè) 文件存儲(chǔ)被定義為飛行的每次飛行歷時(shí)。按照時(shí)間順序?qū)φ找曨l文件、txt文檔中原始數(shù) 據(jù)和Excel文件中的飛行參數(shù)三者可以進(jìn)一步檢驗(yàn)飛行閾值定義的真實(shí)性和合理性，以確 保每個(gè)分析過(guò)程能夠真實(shí)反應(yīng)昆蟲(chóng)的飛行情況。統(tǒng)計(jì)分析根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛯?shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的不同，選用適當(dāng)?shù)慕y(tǒng)計(jì)分析方法對(duì)Excel文 檔中的飛行行為參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)束在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，實(shí)驗(yàn)昆蟲(chóng)要在每天的同一時(shí)間飼喂，當(dāng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的所 有內(nèi)容完成后，把實(shí)驗(yàn)昆蟲(chóng)從昆蟲(chóng)監(jiān)測(cè)罩取出，做相應(yīng)的處理。關(guān)閉錄像軟件、電腦、紅外及 可見(jiàn)光源光周期控制裝置、紅外攝像機(jī)和環(huán)境溫濕度電源。至此，所有實(shí)驗(yàn)結(jié)束。本發(fā)明還涉及一種昆蟲(chóng)自主飛行監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)原理圖和結(jié)構(gòu)示意圖分別如圖 3和圖4所示，包括實(shí)驗(yàn)裝置13和監(jiān)測(cè)分析模塊14，實(shí)驗(yàn)裝置13主要負(fù)責(zé)提供昆蟲(chóng)正常活 動(dòng)需求和視頻采集需要，主要包括環(huán)境溫濕度控制裝置12、光周期控制裝置、盛放昆蟲(chóng)4的 昆蟲(chóng)監(jiān)測(cè)罩5、昆蟲(chóng)喂食器11和視頻采集裝置，昆蟲(chóng)監(jiān)測(cè)罩5的下方設(shè)置有昆蟲(chóng)喂食口 10， 昆蟲(chóng)喂食器11內(nèi)裝有食物，昆蟲(chóng)喂食器11從昆蟲(chóng)喂食口 10內(nèi)放入至昆蟲(chóng)監(jiān)測(cè)罩5中，昆 蟲(chóng)喂食口 10和昆蟲(chóng)喂食器11構(gòu)成昆蟲(chóng)飼喂裝置，該昆蟲(chóng)飼喂裝置和昆蟲(chóng)監(jiān)測(cè)罩5的結(jié)構(gòu) 如圖6所示。圖5為光周期控制裝置與昆蟲(chóng)監(jiān)測(cè)罩的正面觀(guān)示意圖，光周期控制裝置包括 在光源支架3上的紅外光源控制裝置1和白光光源控制裝置2，紅外光源控制裝置1不僅保 證沒(méi)有可見(jiàn)光時(shí)視頻采集裝置的高質(zhì)量工作，而且使昆蟲(chóng)監(jiān)測(cè)罩5中的昆蟲(chóng)4在暗期中避 免了可見(jiàn)光刺激對(duì)昆蟲(chóng)活動(dòng)的干擾，增加了測(cè)試數(shù)據(jù)的可靠性實(shí)驗(yàn)技術(shù)；視頻采集裝置包 括紅外攝像機(jī)6及其相機(jī)三腳架7、相機(jī)電源及視頻線(xiàn)8、PCI接口視頻采集卡和電腦9，視 頻采集裝置用于對(duì)昆蟲(chóng)監(jiān)測(cè)罩5中的昆蟲(chóng)4的自主飛行行為進(jìn)行視頻信號(hào)采集并轉(zhuǎn)化為視 頻文件。監(jiān)測(cè)分析模塊主要負(fù)責(zé)對(duì)采集昆蟲(chóng)自主飛行行為的信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)/滯后分析的功 能，并從原始數(shù)據(jù)中提取出昆蟲(chóng)的飛行特征參數(shù)，通過(guò)這些參數(shù)評(píng)價(jià)昆蟲(chóng)的飛行或活躍情 況。監(jiān)測(cè)分析模塊14包括依次相連的圖像運(yùn)動(dòng)目標(biāo)識(shí)別分析模塊、飛行參數(shù)提取模塊和飛 行參數(shù)統(tǒng)計(jì)分析模塊，圖像運(yùn)動(dòng)目標(biāo)識(shí)別分析模塊與視頻采集裝置相連，圖像運(yùn)動(dòng)目標(biāo)識(shí) 別分析模塊通過(guò)圖像運(yùn)動(dòng)目標(biāo)識(shí)別技術(shù)對(duì)視頻文件進(jìn)行實(shí)時(shí)/滯后分析，其原理是不斷 的將新讀取到得圖像跟背景圖像對(duì)比做差，得到一個(gè)新數(shù)組，然后將這個(gè)數(shù)組跟一個(gè)閾值 對(duì)比將圖像二值化，然后更新背景圖像，再循環(huán)到開(kāi)始，如此不斷，圖像運(yùn)動(dòng)目標(biāo)識(shí)別分析 模塊將視頻文件中昆蟲(chóng)的飛行行為或其它運(yùn)動(dòng)行為轉(zhuǎn)化為定量的原始數(shù)據(jù)并以陣列格式 逐步存儲(chǔ)到文本文檔中，飛行參數(shù)提取模塊通過(guò)數(shù)據(jù)分析程序定義飛行閾值對(duì)文本文檔中 的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和分析，從原始數(shù)據(jù)中提取出昆蟲(chóng)的飛行參數(shù)，包括飛行意愿、飛行累 時(shí)、最長(zhǎng)歷時(shí)、平均飛行時(shí)間和飛行次數(shù)等飛行參數(shù)，每個(gè)時(shí)間段的視頻文件分析后的原始 數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)所述飛行參數(shù)，提取出昆蟲(chóng)的飛行參數(shù)后，將其存入兩個(gè)表格文件中輸出，其中一 個(gè)文件存儲(chǔ)按時(shí)間段對(duì)每個(gè)飛行參數(shù)的提取結(jié)果，另一個(gè)文件存儲(chǔ)被定義為飛行的每次飛 行歷時(shí)，飛行參數(shù)統(tǒng)計(jì)分析模塊按照時(shí)間順序?qū)φ找曨l文件、文本文檔中的原始數(shù)據(jù)和表 格文件中的飛行參數(shù)以進(jìn)一步檢驗(yàn)飛行閾值定義的真實(shí)性和合理性。實(shí)現(xiàn)了視頻文件、原 始數(shù)據(jù)和飛行參數(shù)的三重對(duì)照來(lái)檢驗(yàn)飛行定義的真實(shí)性，對(duì)實(shí)驗(yàn)操作者而言該特征增加了 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的可控制性，也使得該系統(tǒng)設(shè)計(jì)更加人性化。下面以正常飼養(yǎng)的草地螟成蟲(chóng)自主飛行行為監(jiān)測(cè)為例說(shuō)明本發(fā)明的該系統(tǒng)的工作流程，其中視頻轉(zhuǎn)化采用滯后分析方式，飛行閾值設(shè)為200，飛行參數(shù)的輸出規(guī)定為按每 小時(shí)分段昆蟲(chóng)準(zhǔn)備將人工氣候箱中飼養(yǎng)的光周期為16L:8D，光期時(shí)間為0500-21 00，溫 度為22°C，濕度為70%條件下羽化第3天的草地螟成蟲(chóng)5雌+5雄取出，將昆蟲(chóng)監(jiān)測(cè)罩5的 環(huán)境條件設(shè)置與人工氣候箱中上述環(huán)境條件相同，之后將取出的5對(duì)成蟲(chóng)置于已經(jīng)固定好 位置的昆蟲(chóng)監(jiān)測(cè)罩5中。昆蟲(chóng)監(jiān)測(cè)罩5為透明的直徑20cm，高25cm的圓柱形器具，壁的厚 度約1mm，頂上蓋一透明的塑料板以防草地螟成蟲(chóng)飛出。錄像通過(guò)視頻采集裝置對(duì)昆蟲(chóng)監(jiān)測(cè)罩5中的草地螟成蟲(chóng)的自主飛行行為進(jìn)行視 頻信號(hào)采集并轉(zhuǎn)化為視頻文件。打開(kāi)會(huì)聲會(huì)影10. 0，視頻文件格式設(shè)置為AVI，并選擇D盤(pán) 作為視頻文件的存儲(chǔ)路徑，D盤(pán)已經(jīng)預(yù)先格式化為了 NTFS格式。在“捕獲”選項(xiàng)中選擇“強(qiáng) 制使用預(yù)覽模式”，并輸入捕獲幀速率為25幀/秒；在“視頻和音頻捕獲屬性”中選擇壓縮 格式為ffdshow Video Codec，壓縮碼率為500。當(dāng)所有設(shè)置完成后，點(diǎn)擊“捕獲視頻”錄像 開(kāi)始，開(kāi)始錄像后軟件自動(dòng)生成一個(gè)以當(dāng)天日期命名的視頻文件，開(kāi)始后可以看到“區(qū)間” 一欄時(shí)間的積累，然后在實(shí)驗(yàn)記錄本上記錄開(kāi)始錄像的時(shí)間，第二天的同一時(shí)間或完成需 要的時(shí)間段后點(diǎn)擊“停止捕獲”視頻文件的錄制完成。如果需要重復(fù)的數(shù)據(jù)那么在飼喂昆 蟲(chóng)之后，再重復(fù)上述的錄像操作。視頻文件的分析該過(guò)程主要靠圖像運(yùn)動(dòng)目標(biāo)識(shí)別分析模塊來(lái)完成的，圖像運(yùn)動(dòng) 目標(biāo)識(shí)別分析模塊在對(duì)視頻文件分析的過(guò)程中，每得到一個(gè)新的數(shù)組就會(huì)以文本文檔中的 一個(gè)數(shù)據(jù)的形式輸出一次，如此循環(huán)，直到視頻文件的所有的圖像被處理完成，這時(shí)文本文 檔的更新也完成，最后在更新完成的文本文檔中可以看到25*3600n這樣一個(gè)數(shù)據(jù)陣列，η 表示視頻文件錄制的小時(shí)數(shù)。在對(duì)一個(gè)Mh的視頻文件分析時(shí)，以文本文檔的方式打開(kāi)視 頻分析軟件，把視頻文件的文件名輸入，保存后關(guān)閉。然后圖像運(yùn)動(dòng)目標(biāo)識(shí)別分析模塊再次 工作時(shí)，這時(shí)圖像運(yùn)動(dòng)目標(biāo)識(shí)別分析模塊開(kāi)始對(duì)這個(gè)視頻文件進(jìn)行分析，分析結(jié)束后生成 一個(gè)寫(xiě)入了 25*86400數(shù)據(jù)陣列文本文檔，該文本文檔的文件名是由電腦根據(jù)系統(tǒng)程序開(kāi) 始時(shí)候的年月日時(shí)分秒時(shí)間自動(dòng)生成的。圖像運(yùn)動(dòng)目標(biāo)識(shí)別分析模塊可以在Windows XP/7 操作系統(tǒng)下運(yùn)行，可以同時(shí)對(duì)不同的視頻文件進(jìn)行分析而互不干擾。飛行參數(shù)的提取靠飛行參數(shù)提取模塊來(lái)完成，在飛行參數(shù)提取模塊內(nèi)部，運(yùn)行基 于Matlab軟件自身的平臺(tái)編寫(xiě)的用于定義飛行和攝像機(jī)的幀率的Matlab code文件后， 在Editor窗口中單擊“rim”后在彈出的對(duì)話(huà)框中輸入閾值200，攝像機(jī)幀率為25幀/秒， 單擊“確定”后彈出“打開(kāi)數(shù)據(jù)文件”的窗口，選擇文本文檔所在的文件夾并打開(kāi)文件。這 時(shí)，Matlab code文件自動(dòng)執(zhí)行從文本文檔中提取飛行參數(shù)的過(guò)程。提取和分析結(jié)束后， 這些飛行參數(shù)將存儲(chǔ)在自動(dòng)生成的文件名為“static”和“xlsdataflytimeeach”的兩個(gè) Excel文件中，其中“static”文件中提取的飛行參數(shù)為飛行意愿、飛行累時(shí)/秒、最長(zhǎng)歷 時(shí)/秒、平均飛行時(shí)間/秒和飛行次數(shù)，每一個(gè)小時(shí)的視頻數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)五個(gè)這樣的飛行參數(shù)。 "xlsdataflytimeeach”文件中存儲(chǔ)的是閾值大于200的每次不間斷飛行的飛行歷時(shí)，在 整個(gè)視頻文件中有多少次符合條件的飛行，那么這個(gè)文件中就有多少個(gè)表示飛行歷時(shí)的數(shù) 據(jù)，數(shù)據(jù)默認(rèn)的單位是秒。數(shù)據(jù)校驗(yàn)和分析主要靠飛行參數(shù)統(tǒng)計(jì)分析模塊完成，飛行參數(shù)統(tǒng)計(jì)分析模塊按 照時(shí)間順序?qū)φ找曨l文件、文本文檔中的原始數(shù)據(jù)和表格文件中的飛行參數(shù)以進(jìn)一步檢驗(yàn)飛行閾值定義的真實(shí)性和合理性。具體為對(duì)“statiC”EXCel文檔中認(rèn)為有疑問(wèn)的數(shù)據(jù)按 照時(shí)間順序?qū)?yīng)到原始的視頻文件中相應(yīng)的播放時(shí)間，如果草地螟成蟲(chóng)的飛行情況正常， 而數(shù)據(jù)異常的話(huà)，可以在與視頻播放時(shí)間相應(yīng)的文本文檔中的數(shù)據(jù)陣列做適當(dāng)?shù)男薷?，?后保存文本文檔，并將保存的文本文件再次導(dǎo)入Matlab code文件，重新提取飛行參數(shù)。如 果飛行參數(shù)提取后沒(méi)有疑問(wèn)，那么這個(gè)校驗(yàn)過(guò)程可以省略。實(shí)驗(yàn)結(jié)果的得出只需要通過(guò)整 理“static”文檔中的飛行參數(shù)統(tǒng)計(jì)分析即可。如果實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖潜O(jiān)測(cè)草地螟成蟲(chóng)不同時(shí)間 的飛行情況，而供試?yán)ハx(chóng)是5日齡的草地螟成蟲(chóng)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析方法為AN0VA，多重 比較方式為T(mén)ukey’ s檢測(cè)，顯著分析水平設(shè)置為小于0. 05，每個(gè)飛行參數(shù)每個(gè)時(shí)間段的樣 本量為5，數(shù)據(jù)分析結(jié)果如表1所示，表1為草地螟5日齡成蟲(chóng)不同時(shí)間段的自主飛行情況， 其中，每日17點(diǎn)鐘為昆蟲(chóng)喂食時(shí)間，這段時(shí)間的數(shù)據(jù)已經(jīng)扣除，表中每一個(gè)時(shí)間表示的是 從整點(diǎn)的開(kāi)始到這個(gè)整點(diǎn)的結(jié)束。表1表明，5日齡草地螟成蟲(chóng)總體飛行活動(dòng)較強(qiáng)的時(shí)間 段暗期和部分光期，從15:00開(kāi)始飛行活動(dòng)加劇，一直維持到第二天4:00末，這段時(shí)間內(nèi)， 草地螟成蟲(chóng)有兩個(gè)飛行高峰第一個(gè)高峰出現(xiàn)在20:00到22:00點(diǎn)，即進(jìn)入暗期前后的2小 時(shí)，飛行意愿、飛行累時(shí)與飛行次數(shù)雖然沒(méi)有達(dá)到統(tǒng)計(jì)學(xué)上顯著水平，但是仍然高于相鄰的 其他時(shí)間段；另一個(gè)飛行高峰出現(xiàn)在3:00這個(gè)時(shí)間段，飛行意愿、飛行累時(shí)和飛行次數(shù)顯 著高于0:00-15:00的其他時(shí)間段；草地螟成蟲(chóng)飛行活動(dòng)較弱的時(shí)間為05:00-14:00，即光 期的部分時(shí)間，這表明草地螟成蟲(chóng)在室內(nèi)的飛行依據(jù)時(shí)間有明顯的變化規(guī)律。而每次的平 均飛行歷時(shí)和最長(zhǎng)歷時(shí)在不同時(shí)間段則沒(méi)有很大的差異，這表明草地螟成蟲(chóng)的飛行是一種 很規(guī)律的運(yùn)動(dòng)行為。表1草地螟L. sticticalis 5日齡成蟲(chóng)不同時(shí)間段的自主飛行情況
權(quán)利要求
1.一種昆蟲(chóng)自主飛行監(jiān)測(cè)分析方法，其特征在于，該方法包括下述步驟A、根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康奶幚韺?shí)驗(yàn)昆蟲(chóng)，然后將昆蟲(chóng)及食物均放入監(jiān)測(cè)罩中；B、控制監(jiān)測(cè)罩的環(huán)境溫濕度和光周期，同時(shí)通過(guò)視頻采集裝置對(duì)監(jiān)測(cè)罩中的昆蟲(chóng)的自 主飛行行為進(jìn)行視頻信號(hào)采集并轉(zhuǎn)化為視頻文件；C、通過(guò)圖像運(yùn)動(dòng)目標(biāo)識(shí)別技術(shù)對(duì)視頻文件進(jìn)行實(shí)時(shí)/滯后分析，并將視頻文件中昆蟲(chóng) 的飛行行為或其它運(yùn)動(dòng)行為轉(zhuǎn)化為定量的原始數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到文本文檔中；D、通過(guò)定義飛行閾值對(duì)文本文檔中的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和分析，并從原始數(shù)據(jù)中提取 出昆蟲(chóng)的飛行參數(shù)，通過(guò)所述飛行參數(shù)評(píng)價(jià)昆蟲(chóng)的飛行或活躍情況。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的昆蟲(chóng)自主飛行監(jiān)測(cè)分析方法，其特征在于，步驟D中所述昆蟲(chóng) 的飛行參數(shù)包括飛行意愿、飛行累時(shí)、最長(zhǎng)歷時(shí)、平均飛行時(shí)間和飛行次數(shù)，每個(gè)時(shí)間段的 視頻文件分析后的原始數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)所述飛行參數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的昆蟲(chóng)自主飛行監(jiān)測(cè)分析方法，其特征在于，步驟D所述的從原 始數(shù)據(jù)中提取出昆蟲(chóng)的飛行參數(shù)后，存入兩個(gè)表格文件中，其中一個(gè)文件存儲(chǔ)按時(shí)間段對(duì) 每個(gè)飛行參數(shù)的提取結(jié)果，另一個(gè)文件存儲(chǔ)被定義為飛行的每次飛行歷時(shí)；按照時(shí)間順序 對(duì)照視頻文件、文本文檔中的原始數(shù)據(jù)和表格文件中的飛行參數(shù)以進(jìn)一步檢驗(yàn)飛行閾值定 義的真實(shí)性和合理性。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3之一所述的昆蟲(chóng)自主飛行監(jiān)測(cè)分析方法，其特征在于，步驟B所 述的控制監(jiān)測(cè)罩的光周期為采用可控紅外和可見(jiàn)光源使昆蟲(chóng)處于正常生活習(xí)性的光周期 中；所述視頻采集裝置包括紅外一體化攝像機(jī)、PCI接口視頻采集卡和電腦。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的昆蟲(chóng)自主飛行監(jiān)測(cè)分析方法，其特征在于，在步驟C中所述的 轉(zhuǎn)化為定量的原始數(shù)據(jù)的過(guò)程中，原始數(shù)據(jù)以陣列格式逐步存儲(chǔ)到文本文檔中，并為步驟D 所述的從原始數(shù)據(jù)中提取出昆蟲(chóng)的飛行參數(shù)提供數(shù)據(jù)依據(jù)。
6.一種昆蟲(chóng)自主飛行監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，包括實(shí)驗(yàn)裝置和監(jiān)測(cè)分析模塊，所述實(shí)驗(yàn) 裝置包括光周期控制裝置、盛放昆蟲(chóng)的監(jiān)測(cè)罩和視頻采集裝置，所述光周期控制裝置用于 使監(jiān)測(cè)罩中的昆蟲(chóng)處于正常生活習(xí)性的光周期中，視頻采集裝置用于對(duì)監(jiān)測(cè)罩中的昆蟲(chóng)的 自主飛行行為進(jìn)行視頻信號(hào)采集并轉(zhuǎn)化為視頻文件；所述監(jiān)測(cè)分析模塊包括依次相連的圖 像運(yùn)動(dòng)目標(biāo)識(shí)別分析模塊、飛行參數(shù)提取模塊和飛行參數(shù)統(tǒng)計(jì)分析模塊，所述圖像運(yùn)動(dòng)目 標(biāo)識(shí)別分析模塊與視頻采集裝置相連，所述圖像運(yùn)動(dòng)目標(biāo)識(shí)別分析模塊通過(guò)圖像運(yùn)動(dòng)目標(biāo) 識(shí)別技術(shù)對(duì)視頻文件進(jìn)行實(shí)時(shí)/滯后分析，并將視頻文件中昆蟲(chóng)的飛行行為或其它運(yùn)動(dòng)行 為轉(zhuǎn)化為定量的原始數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到文本文檔中，所述飛行參數(shù)提取模塊通過(guò)定義飛行閾值對(duì) 文本文檔中的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和分析，并從原始數(shù)據(jù)中提取出昆蟲(chóng)的飛行參數(shù)，所述飛 行參數(shù)統(tǒng)計(jì)分析模塊通過(guò)所述飛行參數(shù)評(píng)價(jià)昆蟲(chóng)的飛行或活躍情況。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的昆蟲(chóng)自主飛行監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述昆蟲(chóng)的飛行參數(shù) 包括飛行意愿、飛行累時(shí)、最長(zhǎng)歷時(shí)、平均飛行時(shí)間和飛行次數(shù)，每一個(gè)時(shí)間段視頻文件分 析后的原始數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)所述飛行參數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的昆蟲(chóng)自主飛行監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述飛行參數(shù)提取模 塊從原始數(shù)據(jù)中提取出昆蟲(chóng)的飛行參數(shù)后，存入兩個(gè)表格文件中，其中一個(gè)文件存儲(chǔ)按時(shí) 間段對(duì)每個(gè)飛行參數(shù)的提取結(jié)果，另一個(gè)文件存儲(chǔ)被定義為飛行的每次飛行歷時(shí)；所述飛 行參數(shù)統(tǒng)計(jì)分析模塊按照時(shí)間順序?qū)φ找曨l文件、文本文檔中的原始數(shù)據(jù)和表格文件中的飛行參數(shù)以進(jìn)一步檢驗(yàn)飛行閾值定義的真實(shí)性和合理性。
9.根據(jù)權(quán)利要求6至8之一所述的昆蟲(chóng)自主飛行監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述光周期控 制裝置采用可控紅外和可見(jiàn)光源，所述視頻采集裝置包括紅外一體化攝像機(jī)、PCI接口視頻 采集卡和電腦。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的昆蟲(chóng)自主飛行監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述圖像運(yùn)動(dòng)目標(biāo)識(shí) 別分析模塊在將視頻文件轉(zhuǎn)化為定量的原始數(shù)據(jù)的過(guò)程中，原始數(shù)據(jù)以陣列格式逐步存儲(chǔ) 到文本文檔中。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種昆蟲(chóng)自主飛行監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和分析方法，該方法在實(shí)驗(yàn)處理昆蟲(chóng)后將昆蟲(chóng)及食物均放入監(jiān)測(cè)罩中；然后控制監(jiān)測(cè)罩的環(huán)境溫濕度和光周期，同時(shí)通過(guò)視頻采集裝置對(duì)監(jiān)測(cè)罩中的昆蟲(chóng)的自主飛行行為進(jìn)行視頻信號(hào)采集并轉(zhuǎn)化為視頻文件；通過(guò)圖像運(yùn)動(dòng)目標(biāo)識(shí)別技術(shù)對(duì)視頻文件進(jìn)行實(shí)時(shí)/滯后分析，并將視頻文件中昆蟲(chóng)的飛行行為或其它運(yùn)動(dòng)行為轉(zhuǎn)化為定量的原始數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到文本文檔中；再通過(guò)定義飛行閾值對(duì)文本文檔中的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和分析，從原始數(shù)據(jù)中提取出昆蟲(chóng)的飛行參數(shù)，通過(guò)所述飛行參數(shù)評(píng)價(jià)昆蟲(chóng)的飛行或活躍情況。該發(fā)明不僅滿(mǎn)足了昆蟲(chóng)自主飛行或活動(dòng)的監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)要求，而且較以往的技術(shù)提高了實(shí)驗(yàn)效率。
文檔編號(hào)G06T7/20GK102131077SQ201110051190
公開(kāi)日2011年7月20日 申請(qǐng)日期2011年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月3日
發(fā)明者程云霞, 羅禮智 申請(qǐng)人:程云霞, 羅禮智