[发明专利]基于全方位视觉的动物行为检测装置

说明书

技术领域

本发明属于全方位视觉、计算机视觉技术和关系数据库等技术在动物行为自动检测和调查方面的应用，主要适用于动物行为自动观察、动物异常行为的发现等动物行为学的各项研究。

背景技术

动物行为指动物在一定环境条件下，为了完成摄食排遗、体温调节、生存繁殖以及满足其他生理需求而以一定姿势完成的一系列动作。

动物在完成行为时需要耗费和占用资源，如能量、时间和空间。过去研究过当个体占有能量和时间有限时动物行为的变化，但是人类目前尚不清楚当动物生存空间资源有限时，动物的行为会发生什么变化？空间资源如何影响个体的弹性行为、聚群行为和逃逸行为？生态环境是动物行为表达的前提条件，生态环境由食物、植被、土壤基底、天敌、水体等构成。动物生境中各因素是如何影响动物行为的？这些调查的工作量是极其巨大的。

动物行为的辨别、分类和编码是动物行为学研究的一项重要内容。在理解动物行为的生态学功能的基础之上，对动物行为进行辨别和分类，建立动物行为谱，系统地开展行为编码，有助于量化行为，从而解明动物行为的功能以及行为之间的转化和相互关系。

中国发明专利号为201010140888.0公开了一种自然环境中动物行为视频监测方法与装置，通过主控模块、摄像机模块、数据存储模块、可调磁刺激模块、GPS模块和GPRS模块，追踪动物的活动路径，自动根据动物的运动状态，开启/停止视频或图片记录、存储观测数据，并将数据发送到后台服务器。该发明主要的问题是：1)必须将摄像装置安放在动物身体上；2)持续供电电源；3)动物行为自动识别。

中国发明专利号为201010033891.2公开了一种动物行为红外视频分析系统，包括动物行为实验箱、红外摄像机、视频采集卡和计算机，红外摄像机安装在动物实验箱顶部，红外摄像机与视频采集卡通过视频信号线相连，视频采集卡与计算机通过数据接口相连。该发明的不足之处是：1)只能对动物箱内的动物进行实验观察；2)没有采用对红外图像和视频图像进行任何处理；3)没有对动物行为进行自动辨别和分类。

中国发明专利号为02113827.3公开了一种动物行为视频分析系统，系统采用机器视觉技术对视频摄像机视场内的动物行为进行识别，获取运动轨迹，计算和记录相关实验数值，通过对动物行为的分析来测试动物学习能力、记忆机理和心理活动。系统硬件由视频输入器、图像采集卡、微处理器和显示屏组成。系统软件由通信、参数设置、图像采集、识别、行为分析、数值计算、并行处理、数据存储查询、显示、报警等模块组成。据称系统具有非接触无损，数字化，采样周期可调，既可实时在线自动跟踪动物运动轨迹，又可显示动物运动真彩色图像的优点。该发明最大的不足之处是：1)采用普通的摄像机，其观察范围十分有限；2)要进行行为识别，必须用计算机视觉的方式来识别动物的姿势和动作；3)没有考虑环境等因素对动物行为的影响。

一般来说动物行为主要由三个要素构成：姿势、动作和环境。所谓姿势是指动物在一定的时间中，身体的主要结构部分保持一定的形状和位置。所谓动作是指在较短时间内，动物机体部分骨骼肌群运动，使得机体的部分结构运动、收缩、舒张、弯曲和位移。所谓环境是动物行为产生的环境包括生物环境，即社会环境和非生物环境，由食物、植被、土壤基底、天敌、水体等构成。

动物行为是姿势和动作的组合，具有明显的环境适应机能。动物行为常常是在一定姿势基础之上完成的一系列动作，是较姿势和动作高一级的单元。动物的形态结构决定姿势和动作。动物行为则是动物与生态环境相互作用的结果。姿势决定行为的体位、指向和目的，动作除决定行为的指向和目的外，还决定行为的强度和频次。因此要准确地检测动物的行为就必须准确地检测动物的姿势、一系列动作以及其强度和频次，并且还需要同时检测动物行为发生时的生态环境。

发明内容

为了克服已有动物行为检测手段无法对动物的姿势、动作序列、强度和频次等方面进行检测的不足，本发明提供一种既能检测动物的姿势、动作序列、强度和频次，又能分析某种生态环境下的动物行为的基于全方位视觉的动物行为检测装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于全方位视觉的动物行为检测装置，包括全方位视觉传感器和用于对全方位视觉传感器所拍摄的全景图像以及相关输入信息对动物的姿势、动作序列、强度和频次以及某种生态环境下的动物行为进行分析处理判断的微处理器；所述的全方位视觉传感器安置在检测环境中间的上方，用于拍摄某个生态环境内动物活动的全景视频图像；所述的全方位视觉传感器通过无线方式与所述的微处理器进行连接，所述的微处理器包括：