专利名称：一种监控动物日常活动的方法及系统的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及图像数据处理技术领域，特别涉及一种监控动物日常活动的方法及系 统。
背景技术：
新药的研发必须要进行动物实验，根据实验动物对药物的反应来评估其药理和毒 理影响。通常情况下，由于药物有可能会引起动物生理和行为上的改变，因此监测动物的生 理参数和行为活动，获取相关的数据，对于评价一种药物是非常重要的。除了药物实验之 夕卜，基因与动物生理、行为及疾病相互之间的关系等方面的研究也非常重要，研究人员需要 知道某些特定基因的突变会引起哪些生理和行为的变化，或者病变。目前的动物药物实验 和基因研究一般需要监测动物的心跳、血压、血氧浓度、体温、进食量、饮水量、耗氧量、自主 运动、非自主运动、活动轨迹、节律和睡眠等生理及行为参数。在监测动物行为方面，目前主 要集中在对实验动物的饮水量、进食量、体温、血压和运动轨迹追踪等方面，其中有采用视 频监测外加辅助仪器方法的，也有利用LED阵列探测的。在实际应用中，动物的睡眠和节律情况是一项非常重要的指标，对于与睡眠及节 律相关的药物研究特别重要，例如安眠药等一些改善睡眠的药物；同时对于研究动物体内 与睡眠及节律相关的基因等物质也很重要，例如5-羟色胺。在实验动物的睡眠周期节律、 时间和次数等参数获取和分析方面，现有技术大多采用与监测人体睡眠类似的方法，即在 身体上植入或者外加电极探测脑电波或者肌动电流，根据脑电波或者肌动电流的变化来监 测睡眠状态。但是对于实验动物来说，这种监控方法操作复杂，对实验者要求较高，并且一 次实验只能记录单个动物的睡眠情况，而药理、毒理实验及基因相关的病理实验要求大量 动物的实验数据，因此这种方法不适合大规模使用。另外，植入电极的方法会对动物身体造 成伤害，会对实验结果产生不好的影响；有些简单的实验可以通过直接观察的方法，来判断 动物睡眠等日常活动情况是否发生变化，但是这种方法不科学，受人为影响较大，其实验结 果容易产生较大的误差。
发明内容
为了科学准确地获得实验动物的睡眠周期节律、睡眠时间、睡眠次数和运动轨迹 等实验数据，提高实验工作效率，本发明提供了一种监控动物日常活动的方法，所述方法包 括步骤A 采集封闭式动物饲养箱的背景图像，并将多只实验动物放入所述封闭式 动物饲养箱中；步骤B:在预先设置的采样时刻，采集所述封闭式动物饲养箱中实验动物的图像， 将采集到的图像与所述背景图像进行绝对差减，并对差减后得到的图像中高于预先设定显 示阈值的像素点进行标记；步骤C 计算出带有标记的像素点的平均坐标，将所述平均坐标设定为实验动物在当前采样时刻的位置坐标，并根据所述位置坐标计算出实验动物相对于上一次采样时刻 的位置坐标的运动位移及运动距离；步骤D 将实验动物在每个采样时刻的运动位移与预先设定的运动位移阈值进行 比较，并将小于等于所述阈值的运动位移所对应的位置坐标标记为一个静止点；当连续静 止点的个数大于等于预先设定的静止点个数阈值时，标记连续静止点对应的采样时间为一 次睡眠时间；步骤E 根据实验动物在每个采样时刻的位置坐标、标记的睡眠时间及睡眠次数 和静止点的个数，得出实验动物的睡眠节律、睡眠时间、睡眠次数和运动轨迹。
所述步骤A具体包括步骤Al 将封闭式动物饲养箱划分成多个相同大小的独立空间，并通过摄像头采 集所述封闭式动物饲养箱的背景图像；步骤A2 将多只实验动物分别放入每个相同大小的独立空间中。所述步骤E具体包括步骤El 将实验动物在每个采样时刻的位置坐标、标记的睡眠时间及睡眠次数和 静止点的个数存储到计算机数据文件中；步骤E2 读取所述数据文件中的数据，并根据预先设定的步长值将所述数据划分 为多个区段，计算每一个区段内数据的算术平均值和标准差；步骤E3 根据所述算术平均值和标准差，分析并绘制出实验动物的睡眠节律、睡 眠时间、睡眠次数和运动轨迹曲线图。所述封闭式动物饲养箱的顶部正中有一个摄像头安装孔，一个侧面有静音风扇安 装孔，以及两侧有多个饮水孔。本发明提供了一种监控动物日常活动的系统，所述系统包括第一采集模块，用于采集并发送封闭式动物饲养箱的背景图像；第二采集模块，用于在预先设置的采样时刻，采集并发送所述封闭式动物饲养箱 中实验动物的图像；差减模块，用于接收所述第一采集模块和第二采集模块发送的图像，并对接收到 的图像进行绝对差减，发送差减结果；标记模块，用于接收所述差减模块发送的差减结果，并对差减结果中高于预先设 定显示阈值的像素点进行标记，发送标记结果；计算设定模块，用于接收所述标记模块发送的标记结果，根据所述标记结果计算 出带有标记的像素点的平均坐标，将所述平均坐标设定为实验动物在当前采样时刻的位置 坐标，并根据所述位置坐标计算出实验动物相对于上一次采样时刻的位置坐标的运动位移 及运动距离，发送计算结果；比较标记模块，用于接收所述计算设定模块发送的计算结果，并将实验动物在每 个采样时刻的运动位移与预先设定的运动位移阈值进行比较，将小于等于所述阈值的运动 位移所对应的位置坐标标记为一个静止点；当连续静止点的个数大于等于预先设定的静止 点个数阈值时，标记连续静止点对应的采样时间为一次睡眠时间，发送比较标记结果；输出模块，用于根据所述计算设定模块和比较标记模块发送的计算结果和比较标 记结果，输出实验动物的睡眠节律、睡眠时间、睡眠次数和运动轨迹。
所述计算设定模块包括第一计算单元，用于接收所述标记模块发送的标记结果，并根据所述标记结果计 算出带有标记的像素点的平均坐标，发送所述平均坐标；设定单元，用于接收所述第一计算单元发送的平均坐标，并将所述平均坐标设定 为实验动物在当前采样时刻的位置坐标，发送所述位置坐标；第二计算单元，用于接收所述设定单元发送的位置坐标，并根据所述位置坐标计 算出实验动物相对于上一次采样时刻的位置坐标的运动位移及运动距离，发送所述运动位 移及运动距离。所述比较标记模块包括比较单元，用于接收所述第二计算单元发送的运动位移，并将实验动物在每个采 样时刻的运动位移与预先设定的运动位移阈值进行比较，发送比较结果；
标记单元，用于接收所述比较单元发送的比较结果，并将小于等于所述阈值的运 动位移所对应的位置坐标标记为一个静止点，且当连续静止点的个数大于等于预先设定的 静止点个数阈值时，标记连续静止点对应的采样时间为一次睡眠时间，发送标记结果。所述输出模块包括存储单元，用于接收所述设定单元和标记单元发送的位置坐标和标记结果，并将 所述位置坐标和标记结果存储到计算机数据文件中；读取同步化单元，用于读取所述数据文件中的数据，并将所述数据按照其采集时 间同步到统一时间轴上；分段平均单元，用于根据预先设定的步长值将所述数据划分为多个区段，并计算 每一个区段内数据的算术平均值和标准差，发送所述算术平均值和标准差；睡眠分析单元，用于接收所述算术平均值和标准差，并根据所述算术平均值和标 准差分析出实验动物的睡眠节律、睡眠时间、睡眠次数和运动轨迹，发送分析结果；绘制单元，用于接收所述睡眠分析单元发送的分析结果，并根据所述分析结果绘 制出实验动物的睡眠节律、睡眠时间、睡眠次数和运动轨迹曲线图。本发明还提供了另一种监控动物日常活动的系统，所述系统包括封闭式动物饲养 箱、照明灯、视频采集模块和计算机；所述照明灯安装在所述封闭式动物饲养箱的顶部，用于设定所述封闭式动物饲养 箱内的昼夜节律变化；所述视频采集模块，用于采集所述封闭式动物饲养箱内的视频图像，并将所述视 频图像传输给所述计算机；所述计算机，用于接收且存储所述视频图像，并根据所述视频图像分析出实验动 物的睡眠节律、睡眠时间、睡眠次数和运动轨迹；所述视频采集模块通过数据线与所述计算机相连。所述视频采集模块包括视频获取单元和A/D转换单元；所述视频获取单元，用于实时获取所述封闭式动物饲养箱内的视频图像，并将获 取到的视频图像发送给所述A/D转换单元；所述A/D转换单元，用于接收所述视频获取单元发送的视频图像，并将所述视频 图像进行数字离散化处理，发送给所述计算机。
有益效果本发明提供的监控动物日常活动的方法及系统，可以长时间对多只实验动物进行无干扰监控，并自动获取和分析实验动物的睡眠周期节律、睡眠时间、睡眠次数 和运动轨迹等实验数据，以便于开展与动物日常行为相关的药理学、基因学和神经生物学 等方面的实验研究，特别是与睡眠相关的研究。
图1是本发明实施例封闭式动物饲养箱的外观示意图；图2是本发明实施例监控动物日常活动的方法流程图；图3是本发明实施例获取动物饲养箱参考图像的软件界面示意图；图4是本发明实施例实时监控实验小鼠活动的软件界面示意图；图5是本发明实施例实时监控实验小鼠位置的软件界面示意图；图6是本发明实施例实现监控实验动物活动方法的软件功能示意图；图7是本发明实施例计算机分析监控到的数据的软件界面示意图；图8是本发明实施例计算机加载数据文件的软件界面示意图；图9是本发明实施例记录的实验小鼠一天活动的情况示意图；图10是本发明实施例记录的实验小鼠四天活动的情况示意图；图11是本发明实施例记录的实验小鼠运动量曲线图和睡眠时间曲线图；图12是本发明实施例记录的四只实验小鼠的周期节律变化曲线图；图13是本发明实施例记录的一只实验小鼠的运动轨迹图；图14是本发明实施例记录的实验数据与探测脑电波记录的实验数据对比图；图15是本发明实施例提供的第一种监控动物日常活动的系统结构示意图；图16是本发明实施例提供的第二种监控动物日常活动的系统结构示意图。
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方 式作进一步地详细描述。本发明实施例提供了一种监控动物日常活动的方法，该方法可以同时对多只实验 动物进行无干扰的监控，并基于动物日常活动的监控数据，分析得到实验动物的睡眠时间、 睡眠次数和睡眠周期节律等实验数据，同时还可以提供实验动物的运动轨迹及自主运动量 等行为学数据。本实施例以监控四只小鼠为例，来阐述本发明实施例提供的技术方案。为了 更加方便地监控四只小鼠的日常活动，本实施例将四只小鼠分别放置在一个封闭式不透明 的长方体动物饲养箱中(如图1所示)，该封闭式动物饲养箱的尺寸为50X50X80cm(长X 宽X高)，动物饲养箱的一侧开门，动物饲养箱内部被划分成四个独立的20X20cm的小 隔间，每个小隔间分别饲养一只小鼠，小鼠之间互不影响；动物饲养箱顶部正中开有一个 IOcm的摄像头安装孔1，用于安装红外摄像头，以便采集小鼠的日常活动数据；四个独立 的小隔间内均有垫料、食物和水；动物饲养箱的另一侧开有直径为12cm的圆孔2，用于安 装12cm静音风扇，以保证动物饲养箱内的空气流通；动物饲养箱两侧开有四个饮水孔，可 以将水瓶插入其中以供小鼠的饮水；LED可控光照明灯安装在动物饲养箱的顶部，该照明 灯受一可编程的时钟控制开关控制，可以根据实验要求自行设定动物饲养箱内部的昼夜变化。在对小鼠进行监控之前，在动物饲养箱内的四个独立小隔间中均勻铺入垫料，放入适量食物，将水瓶充满干净饮用水，装入饮水孔。参见图2，本发明实施例提供的监控动物日常活动的方法，具体包括以下步骤步骤201 采集封闭式动物饲养箱的背景图像，并将四只小鼠分别放入封闭式动 物饲养箱内部的四个独立小隔间；在将四只小鼠放入封闭式动物饲养箱之前，通过安装在封闭式动物饲养箱顶部正 中的红外摄像头来采集封闭式动物饲养箱的背景图像，并将该背景图像作为参考图像，如 图3所示；四只小鼠被放入封闭式动物饲养箱的四个独立小隔间之后，可以通过红外摄像 头实现实时监控，如图4所示；步骤202 在预先设置的采样时刻，红外摄像头以5帧/秒的速度采集封闭式动物 饲养箱的图像，并将采集到的图像与封闭式动物饲养箱的背景图像进行绝对差减；步骤203 将绝对差减后的图像中高于预先设定显示阈值的像素点设定为255，低 于预先设定显示阈值的像素点设定为0，得到新的二值图；显示阈值可以根据实验动物皮毛的颜色与背景颜色的差别来设定；步骤204 利用傅立叶变换进行图像除噪，并将除噪后的图像分别划分到四个独 立小隔间；将除噪后的图像分别划分到四个独立小隔间具体为将除噪后的属于同一只小鼠 的图像划分到对应于该小鼠所在的小隔间内；步骤205 分别计算每个小隔间中的值为255的像素点的平均坐标，并将该平均坐 标设定为与该小隔间对应的小鼠的位置坐标；如图5所示，图中右上侧每个白色亮块代表一只小鼠的位置坐标；步骤206 根据小鼠的位置坐标，计算并存储当前采样时刻小鼠相对于上一帧图 像采集时刻的位置坐标的运动位移及运动距离；在实际应用中，可以根据实际情况来设定监控小鼠的活动时间，即在设定的时间 内通过红外摄像头监控小鼠的活动，并将监控到的数据存储到计算中预先指定的数据文件 夹目录中；根据计算出的小鼠的运动位移及运动距离，可以得到小鼠的运动轨迹；通过统 计一段时间内的小鼠的运动位移，可以反应这段时间内小鼠的运动状态；步骤207 将小鼠在每个采样时刻的运动位移与预先设定的运动位移阈值进行比 较，并将小于等于该阈值的运动位移所对应的位置坐标标记为一个静止点，且当连续静止 点的个数大于等于预先设定的静止点个数阈值时，标记连续静止点对应的采样时间为一次 睡眠时间，存储睡眠时间、睡眠次数和静止点个数；在实际应用中，可以根据实验的具体情况来设定判断小鼠是否睡眠的时间间隔， 本实施例设定的小鼠睡眠时间间隔为35秒，即在35秒采样时间内，如果小鼠保持身体静止 不动，则认为小鼠处于睡眠状态；通过统计一段时间内的小鼠的睡眠时间，可以反应这段时 间内小鼠的睡眠状态；另外，还可以使用大鼠来实现本实施例，可以设定大鼠睡眠时间间隔为40秒，即 在40秒采样时间内，如果大鼠保持身体静止不动，则认为大鼠处于睡眠状态；在实际应用中，睡眠时间、睡眠次数和静止点个数可以存储到计算中预先指定的 数据文件夹目录中；
步骤208 读取计算机数据文件中的数据，并根据预先设定的步长值将数据划分为多个区段，计算每一个区段内数据的算术平均值和标准差；步骤209 根据计算出的算术平均值和标准差，分析并绘制出小鼠的睡眠节律、睡 眠时间、睡眠次数和运动轨迹曲线图。本实施例实现了对四只小鼠日常活动的监控，这四只小鼠分别在各自独立的空间 内活动；封闭式动物饲养箱为四只小鼠提供了全封闭且无干扰的生存空间，同时还保证了 小鼠的饮水和食物；通过控制LED可控光照明灯的照明亮度，实现了封闭式动物饲养箱封 闭空间内的昼夜节律变化。在实际应用中，可以根据实验动物形体大小，将封闭式动物饲养箱划分成多个独 立的小隔间，进而实现对多只实验动物日常活动的监控；红外摄像头采集的图像数据可以 通过数据线和视频采集卡传输到计算机，计算机完成对视频数据的处理。视频采集卡可以 安装在计算机的PCI扩展插槽内，或者通过其他接口方式与计算机连接，例如USB接口方 式。在具体生产实践中，本实施例提供的技术方案可以通过计算机软件来实现，计算 机软件用于实现实验动物日常活动的记录、存储和分析等功能，具体说该软件界面由参考 图像窗口、实时图像窗口、图像显示阈值调节、程序控制按钮、实验动物位置坐标与运动距 离显示栏和数据存储栏等部分构成，如图6所示。在获取实验动物日常活动数据后，计算机 软件对数据进行分析，得到实验动物的睡眠节律、睡眠时间、睡眠次数及运动轨迹等实验结 果。计算机软件判定实验动物是否进入睡眠状态的依据是实验动物的位置坐标连续在预 先设定的时间(小鼠为35秒，大鼠为40秒)内保持不变，则认为实验动物正处于睡眠状态， 否则认为饲养动物处于运动状态。数据分析的主界面如图7所示，点"load"按钮可以设 定需要加载的文件的路径(如图8所示)，设定好路径后就可按"Add"按钮将该文件加入 到要分析的文件列表中，此时就可以对添加的文件简单作图，点击“plot”按钮。图9示出 了一天时间内实验动物的活动情况。另外，还可以利用通配符一次添加多个文件，并对添加 的多个文件简单作图，得到连续四天内实验动物的活动情况(如图10所示)。点击"Even plot"按钮以选定的时段长度对读入数据分时段平均作图(如图11所示)，本实施例以12 小时为时间段长度，得到的平均段分析结果，其中两条曲线分别为动物运动量曲线和动物 睡眠时间曲线，两条曲线为互补关系，即运动量少则睡眠时间多，反之同理。在分段统计后 就可以点击"Phase display"按钮，分别画出四只小鼠的节律变化图(如图12所示)，其 中图12 —共有四栏，每一栏分别表示一只实验小鼠睡眠节律变化情况，一共记录了连续三 天的数据，每一栏中的三条曲线分别代表每一天小鼠睡眠节律变化情况；点击“histom”得 到动物的运动轨迹图，如图13所示。实验数据表明，与通过探测脑电波确定动物睡眠状态的方法相比较，本发明实施 例提供的方法得到的动物睡眠节律、睡眠时间、睡眠次数和运动轨迹等实验结果准确可靠， 如图14所示。本发明实施例提供的方法操作简单，科学准确，对操作人员要求低，对实验动 物无任何干扰，且一次可同时记录及分析多只实验动物的日常活动状态，适合大规模使用。参见图15，本发明实施例提供了一种监控动物日常活动的系统，该系统包括第一采集模块，用于采集并发送封闭式动物饲养箱的背景图像；第二采集模块，用于在预先设置的采样时刻，采集并发送封闭式动物饲养箱中实验动物的图像；
差减模块，用于接收第一采集模块和第二采集模块发送的图像，并对接收到的图像进行绝对差减，发送差减结果；标记模块，用于接收差减模块发送的差减结果，并对差减结果中高于预先设定显 示阈值的像素点进行标记，发送标记结果；计算设定模块，用于接收标记模块发送的标记结果，根据标记结果计算出带有标 记的像素点的平均坐标，将平均坐标设定为实验动物在当前采样时刻的位置坐标，并根据 位置坐标计算出实验动物相对于上一次采样时刻的位置坐标的运动位移及运动距离，发送 计算结果；比较标记模块，用于接收计算设定模块发送的计算结果，并将实验动物在每个采 样时刻的运动位移与预先设定的运动位移阈值进行比较，将小于等于阈值的运动位移所对 应的位置坐标标记为一个静止点；当连续静止点的个数大于等于预先设定的静止点个数阈 值时，标记连续静止点对应的采样时间为一次睡眠时间，发送比较标记结果；输出模块，用于根据计算设定模块和比较标记模块发送的计算结果和比较标记结 果，输出实验动物的睡眠节律、睡眠时间、睡眠次数和运动轨迹。其中，计算设定模块包括第一计算单元，用于接收标记模块发送的标记结果，并根据标记结果计算出带有 标记的像素点的平均坐标，发送平均坐标；设定单元，用于接收第一计算单元发送的平均坐标，并将平均坐标设定为实验动 物在当前采样时刻的位置坐标，发送位置坐标；第二计算单元，用于接收设定单元发送的位置坐标，并根据位置坐标计算出实验 动物相对于上一次采样时刻的位置坐标的运动位移及运动距离，发送运动位移及运动距罔。其中，比较标记模块包括比较单元，用于接收第二计算单元发送的运动位移，并将实验动物在每个采样时 刻的运动位移与预先设定的运动位移阈值进行比较，发送比较结果；标记单元，用于接收比较单元发送的比较结果，并将小于等于阈值的运动位移所 对应的位置坐标标记为一个静止点，且当连续静止点的个数大于等于预先设定的静止点个 数阈值时，标记连续静止点对应的采样时间为一次睡眠时间，发送标记结果。其中，输出模块包括存储单元，用于接收设定单元和标记单元发送的位置坐标和标记结果，并将位置 坐标和标记结果存储到计算机数据文件中；读取同步化单元，用于读取数据文件中的数据，并将数据按照其采集时间同步到 统一时间轴上；分段平均单元，用于根据预先设定的步长值将数据划分为多个区段，并计算每一 个区段内数据的算术平均值和标准差，发送算术平均值和标准差；睡眠分析单元，用于接收算术平均值和标准差，并根据算术平均值和标准差分析 出实验动物的睡眠节律、睡眠时间、睡眠次数和运动轨迹，发送分析结果；绘制单元，用于接收睡眠分析单元发送的分析结果，并根据分析结果绘制出实验动物的睡眠节律、睡眠时间、睡眠次数和运动轨迹曲线图。参见图16，本发明实施例还提供了另一种监控动物日常活动的系统，该系统包括 封闭式动物饲养箱、照明灯、视频采集模块和计算机。其中，照明灯安装在封闭式动物饲养 箱的顶部，用于设定动物饲养箱内的昼夜节律变化；视频采集模块，用于采集封闭式动物饲 养箱内的视频图像，并将视频图像传输给计算机；计算机，用于接收且存储视频图像，并根 据视频图像分析出动物睡眠节律、睡眠时间、睡眠次数和运动轨迹。视频采集模块通过数据 线与计算机相连。视频采集模块包括视频获取单元和A/D转换单元；视频获取单元，用于实时获取 封闭式动物饲养箱内的视频图像，并将获取到的视频图像发送给A/D转换单元；A/D转换单 元，用于接收视频获取单元发送的视频图像，并将视频图像进行数字离散化处理，发送给计 算机。在实际应用中，视频获取单元可以但不限于红外摄像头；A/D转换单元可以但不限于 视频采集卡；照明灯可以但不限于程序可控LED灯；计算机存储有用于分析动物日常活动 数据的软件。本实施例采用红外摄像头记录实验动物的日常运动，通过计算机中存储的运动距 离记录与分析软件处理后，得到被观察实验动物的睡眠周期节律变化、睡眠时间、睡眠次数 及运动轨迹等行为科学学数据。本发明提供的监控动物日常活动的方法及系统，可以长时间对多只实验动物进行无干扰监控，并自动获取和分析实验动物的睡眠周期节律、睡眠时间、睡眠次数和运动轨迹 等实验数据，以便于开展与动物日常行为相关的药理学、基因学和神经生物学等方面的实 验研究，特别是与睡眠相关的研究。以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
一种监控动物日常活动的方法，其特征在于，所述方法包括步骤A采集封闭式动物饲养箱的背景图像，并将多只实验动物放入所述封闭式动物饲养箱中；步骤B在预先设置的采样时刻，采集所述封闭式动物饲养箱中实验动物的图像，将采集到的图像与所述背景图像进行绝对差减，并对差减后得到的图像中高于预先设定显示阈值的像素点进行标记；步骤C计算出带有标记的像素点的平均坐标，将所述平均坐标设定为实验动物在当前采样时刻的位置坐标，并根据所述位置坐标计算出实验动物相对于上一次采样时刻的位置坐标的运动位移及运动距离；步骤D将实验动物在每个采样时刻的运动位移与预先设定的运动位移阈值进行比较，并将小于等于所述阈值的运动位移所对应的位置坐标标记为一个静止点；当连续静止点的个数大于等于预先设定的静止点个数阈值时，标记连续静止点对应的采样时间为一次睡眠时间；步骤E根据实验动物在每个采样时刻的位置坐标、标记的睡眠时间及睡眠次数和静止点的个数，得出实验动物的睡眠节律、睡眠时间、睡眠次数和运动轨迹。
2.如权利要求1所述的监控动物日常活动的方法，其特征在于，所述步骤A具体包括 步骤Al 将封闭式动物饲养箱划分成多个相同大小的独立空间，并通过摄像头采集所述封闭式动物饲养箱的背景图像；步骤A2 将多只实验动物分别放入每个相同大小的独立空间中。
3.如权利要求1所述的监控动物日常活动的方法，其特征在于，所述步骤E具体包括 步骤El 将实验动物在每个采样时刻的位置坐标、标记的睡眠时间及睡眠次数和静止点的个数存储到计算机数据文件中；步骤E2:读取所述数据文件中的数据，并根据预先设定的步长值将所述数据划分为多 个区段，计算每一个区段内数据的算术平均值和标准差；步骤E3:根据所述算术平均值和标准差，分析并绘制出实验动物的睡眠节律、睡眠时 间、睡眠次数和运动轨迹曲线图。
4.如权利要求1-3中任一权利要求所述的监控动物日常活动的方法，其特征在于，所 述封闭式动物饲养箱的顶部正中有一个摄像头安装孔，一个侧面有静音风扇安装孔，以及 两侧有多个饮水孔。
5.一种监控动物日常活动的系统，其特征在于，所述系统包括 第一采集模块，用于采集并发送封闭式动物饲养箱的背景图像；第二采集模块，用于在预先设置的采样时刻，采集并发送所述封闭式动物饲养箱中实 验动物的图像；差减模块，用于接收所述第一采集模块和第二采集模块发送的图像，并对接收到的图 像进行绝对差减，发送差减结果；标记模块，用于接收所述差减模块发送的差减结果，并对差减结果中高于预先设定显 示阈值的像素点进行标记，发送标记结果；计算设定模块，用于接收所述标记模块发送的标记结果，根据所述标记结果计算出带 有标记的像素点的平均坐标，将所述平均坐标设定为实验动物在当前采样时刻的位置坐标，并根据所述位置坐标计算出实验动物相对于上一次采样时刻的位置坐标的运动位移及 运动距离，发送计算结果；比较标记模块，用于接收所述计算设定模块发送的计算结果，并将实验动物在每个采 样时刻的运动位移与预先设定的运动位移阈值进行比较，将小于等于所述阈值的运动位移 所对应的位置坐标标记为一个静止点；当连续静止点的个数大于等于预先设定的静止点个 数阈值时，标记连续静止点对应的采样时间为一次睡眠时间，发送比较标记结果；输出模块，用于根据所述计算设定模块和比较标记模块发送的计算结果和比较标记结 果，输出实验动物的睡眠节律、睡眠时间、睡眠次数和运动轨迹。
6.如权利要求5所述的监控动物日常活动的系统，其特征在于，所述计算设定模块包括第一计算单元，用于接收所述标记模块发送的标记结果，并根据所述标记结果计算出 带有标记的像素点的平均坐标，发送所述平均坐标；设定单元，用于接收所述第一计算单元发送的平均坐标，并将所述平均坐标设定为实 验动物在当前采样时刻的位置坐标，发送所述位置坐标；第二计算单元，用于接收所述设定单元发送的位置坐标，并根据所述位置坐标计算出 实验动物相对于上一次采样时刻的位置坐标的运动位移及运动距离，发送所述运动位移及 运动距离。
7.如权利要求6所述的监控动物日常活动的系统，其特征在于，所述比较标记模块包括比较单元，用于接收所述第二计算单元发送的运动位移，并将实验动物在每个采样时 刻的运动位移与预先设定的运动位移阈值进行比较，发送比较结果；标记单元，用于接收所述比较单元发送的比较结果，并将小于等于所述阈值的运动位 移所对应的位置坐标标记为一个静止点，且当连续静止点的个数大于等于预先设定的静止 点个数阈值时，标记连续静止点对应的采样时间为一次睡眠时间，发送标记结果。
8.如权利要求7所述的监控动物日常活动的系统，其特征在于，所述输出模块包括 存储单元，用于接收所述设定单元和标记单元发送的位置坐标和标记结果，并将所述位置坐标和标记结果存储到计算机数据文件中；读取同步化单元，用于读取所述数据文件中的数据，并将所述数据按照其采集时间同 步到统一时间轴上；分段平均单元，用于根据预先设定的步长值将所述数据划分为多个区段，并计算每一 个区段内数据的算术平均值和标准差，发送所述算术平均值和标准差；睡眠分析单元，用于接收所述算术平均值和标准差，并根据所述算术平均值和标准差 分析出实验动物的睡眠节律、睡眠时间、睡眠次数和运动轨迹，发送分析结果；绘制单元，用于接收所述睡眠分析单元发送的分析结果，并根据所述分析结果绘制出 实验动物的睡眠节律、睡眠时间、睡眠次数和运动轨迹曲线图。
9.一种监控动物日常活动的系统，其特征在于，所述系统包括封闭式动物饲养箱、照明 灯、视频采集模块和计算机；所述照明灯安装在所述封闭式动物饲养箱的顶部，用于设定所述封闭式动物饲养箱内 的昼夜节律变化；所述视频采集模块，用于采集所述封闭式动物饲养箱内的视频图像，并将所述视频图 像传输给所述计算机；所述计算机，用于接收且存储所述视频图像，并根据所述视频图像分析出实验动物的 睡眠节律、睡眠时间、睡眠次数和运动轨迹；所述视频采集模块通过数据线与所述计算机相连。
10.如权利要求9所述的监控动物日常活动的系统，其特征在于，所述视频采集模块包 括视频获取单元和A/D转换单元；所述视频获取单元，用于实时获取所述封闭式动物饲养箱内的视频图像，并将获取到 的视频图像发送给所述A/D转换单元；所述A/D转换单元，用于接收所述视频获取单元发送的视频图像，并将所述视频图像 进行数字离散化处理，发送给所述计算机。
全文摘要
本发明公开了一种监控动物日常活动的方法及系统，属于图像数据处理技术领域。所述方法包括采集动物饲养箱的背景图像，放入实验动物；采集动物图像，将其与背景图像进行差减，对差减中高于显示阈值的像素点标记；计算标记像素点的平均坐标，并计算出运动位移及运动距离；将小于等于设定阈值的运动位移对应的位置坐标标记为静止点，当连续静止点个数大于等于静止点个数阈值时，标记一次睡眠；根据标记的结果，得出实验动物的睡眠节律、睡眠时间、睡眠次数和运动轨迹。本发明还提供了两种监控动物日常活动的系统。本发明可以长时间对多只实验动物进行无干扰监控，并自动获取和分析实验动物的睡眠周期节律、时间、次数和运动轨迹等实验数据。
文档编号A01K1/03GK101826197SQ200910079539
公开日2010年9月8日 申请日期2009年3月6日 优先权日2009年3月6日
发明者丁澄, 占成, 罗敏敏 申请人:北京百奥金生物科技有限公司