[实用新型]基于数码摄像装置的水迷宫动物实验系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及动物能力行为测试技术领域，具体涉及一种水迷宫动物实验系统。

背景技术

Morris水迷宫(Morris water maze，MWM)实验是一种强迫实验动物(大鼠、小鼠)游泳，学习寻找隐藏在水中平台的一种实验，主要用于测试实验动物对空间位置感和方向感(空间定位)的学习记忆能力。被广泛应用于学习记忆、老年痴呆、海马/外海马研究、智力与衰老、新药开发/筛选/评价、药理学、毒理学、预防医学、神经生物学、动物心理学及行为生物学等多个学科的科学研究和计算机辅助教学等领域，在世界上已经得到广泛地认可，是医学院校开展行为学研究尤其是学习与记忆研究的首选经典实验。

现有的水迷宫系统多以直接观察和手工记录为主，客观性较差，耗时费力，指标较少。

实用新型内容

有鉴于此，为了解决上述问题，为此，本实用新型提出一种无需人工观察、记录的水迷宫系统。

本实用新型的目的是这样实现的：基于数码摄像装置的水迷宫动物实验系统，包括水迷宫、数码摄像装置和数据处理装置，所述数码摄像装置正对水迷宫的顶部，数码摄像装置的数据输出端与数据处理装置的数据输入端电连接。

进一步，所述数据处理装置为PC机；

进一步，所述数码摄像装置与数据处理装置通过USB接口电连接；

进一步，所述水迷宫外设置有环绕水迷宫的遮光罩。

进一步，所述遮光罩为布罩。

本实用新型相对于现有技术，具有如下优点：通过数码摄像头采集水迷宫的图像数据，由数据处理装置进行自动记录和处理，可无需人工值守观察、记录，并可通过数据处理装置对图像进行分析，获得动物的运动轨迹，获得动物潜伏期、路程、初始朝向角、各象限时间、在某区间活动频率等，以为后期研究提供丰富、准确的数据。

本实用新型的其他优点、目标，和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本实用新型的实践中得到教导。本实用新型的目标和其他优点可以通过下面的说明书，权利要求书，以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步的详细描述：

图1示出了基于数码摄像装置的水迷宫动物实验系统的结构示意图；

图2示出了运动检测模型示意图。

具体实施方式

以下将参照附图，对本实用新型的优选实施例进行详细的描述。

参见图1，包括水迷宫1、数码摄像装置2、数据处理装置3和遮光罩(图中未示出)，所述数码摄像装置正对水迷宫的顶部，所述数据处理装置可选用PC机，所述数码摄像装置与数据处理装置通过USB接口电连接，所述水迷宫外设置有环绕水迷宫四周的布质遮光罩，所述布质遮光罩顶部开口，优选为蓝布。

在使用时，调整好水色与老鼠的颜色反差，使用深色布罩遮挡外界光线干扰，以数码摄像装置效果对比度明显、没有其他波纹反光为佳。保持此状态，取出老鼠，采集一张没有实验动物的场景照片，作为背景图片。然后，在水迷宫中放入老鼠，根据既定实验计划，开始实验，并用数码摄像装置同步采集图像。将图像中的每帧分别提取出来，用差影法与背景图片进行比对，从而提取出老鼠当前的实际运动位置。

差影法公式如下：

C(x，y)＝f1(x，y)-f2(x，y)

由于外界的干扰和电子产品自身精度的影响，同一场景间也存在一些误差，都可能导致相邻两帧图像中，空间矩阵上一些像素点的灰度差异。为了解决此误差，我们给差影法公式中，选定一个阈值M，这个阈值通过实验动物颜色的预识别得到。两图相减，低于此阈值的为0，高于此阈值的为1。从而将提取的运动目标图转变为一个二值图。

为了进一步提高运动目标的检测精度，同时为了检测是否真的有运动发生而非波纹反光或电子干扰，我们将连续两帧图像和背景与当前帧图像分别通过上述选定阈值的改进差影法运算后直接相乘，则此时得到的二值化图像不但能够去除因为一段实验时间后帧图像与背景图像间的误差，而且通过统计该二值图中像素点为1的个数可以很好的判断是否实验动物的运动发生，并提取运动中的老鼠目标，予以临时储存或永久储存。即只记录其运动帧，而不记录的帧则说明老鼠是不运动的，与上一个运动帧保持同样状态。这样在保证运动目标轨迹恢复的前提下既可以减少存储资源，也为后续的进一步去噪与提取运动轨迹运算减少了运算量。