[发明专利]一种基于图像处理的动物社交网络结构采集及分析系统及其方法

说明书

本发明公开了一种基于图像处理的动物社交网络结构采集及分析系统及其方法，包括：生活场景模块、光照装置、图像采集装置和数据分析模块，生活场景模块用于动物进行交往活动的场所；光照装置用于对生活场景模块内部进行环形照射；图像采集装置用于对生活场景模块内的动物活动进行图像采集；采用图像灰度的差值绝对值和灰度和矩阵作为基本数据，建立每只动物所有动作的参考矩阵集；通过在生活场景模块中抽取动物像素集，建立目标矩阵；将每个目标矩阵与参考矩阵集逐一对比，获得每只动物在生活场景模块中的运动轨迹，最终形成动态的社会交流群体网络。通过本发明可以形成社交网络描述及描述整个社交网络产生、发展演化过程的数据，适用于动物社交行为及网络的观察与记录。

技术领域

本发明属于传统动物生活和社交研究技术领域，具体涉及一种基于图像处理的动物社交网络结构采集及分析系统及其方法，适用于动物社交行为及网络的观察与记录，形成社交网络描述及描述整个社交网络产生、发展演化过程数据。

背景技术

动物的社交网络一直是生态学、动物学、心理学等多种科学所关心的研究问题。为了研究动物自然状态下大规模集体生活和社群交往，需要一种在对动物本身状态干扰最小的情况下采集其生活和社交数据的有效技术。

在传统动物生活和社交研究技术中，往往采用两种方式对动物活动区域和社群交往行为进行跟踪，第一种方式：向动物身体中植入传感器；第二种方式：对动物外形进行染色。

采用第一种跟踪方式，由于在动物身体中植入了传感器，会对动物精神造成较严重创伤，影响其正常生活社交状态，因此，使用植入传感器技术所得动物生活社交数据难以用于研究。

采用第二种跟踪方式，采用染色技术会对动物外形造成改变，影响其社群中其他个体与其交往时的态度和状态，且可用颜色有限，无法追踪大量样本；此外，动物需重复着色以防止掉色对后期数据采集产生的影响，此种染色方式非常耗时，因此染色技术也无法用于大规模动物生活和社交研究中。

发明内容

因此，本发明为了解决大规模动物社交数据采集困难的技术问题，本发明提供了一种基于图像处理的动物社交网络结构采集及分析系统及其方法，可获得动物社群社交明细数据，且数据能够区分每一个动物主体，并在此基础上构建动物社区整体网络指标及图谱。

一方面，本发明提供了一种基于图像处理的动物社交网络结构采集及分析系统，所述系统包括：

生活场景模块，用于动物进行交往活动的场所；

光照装置，设置于所述生活场景模块中，用于对生活场景模块内部进行环形照射；

图像采集装置，设置于所述生活场景模块中，用于对所述生活场景模块内的动物活动进行图像采集；

数据分析模块，与所述图像采集装置连接，采用图像灰度的差值绝对值和灰度和矩阵作为基本数据，建立每只动物所有动作的参考矩阵集；通过在所述生活场景模块中抽取动物像素集，建立目标矩阵；将每个目标矩阵与参考矩阵集逐一对比，获得每只动物在生活场景模块中的运动轨迹，最终形成动态的社会交流群体网络。

所述数据分析模块包括：

参考矩阵集生成模块，与所述图像采集装置连接，获取包含图像灰度的差值绝对值与灰度和矩阵的矩阵集，用于建立每只动物所有动作的参考矩阵集；

播放控制模块，与所述图像采集装置连接，用于从所述图像采集装置中获得的原始视频数据解压缩并转化为帧序列；

数据匹配模块，与所述的参考矩阵集生成模块和播放控制模块连接，用于顺次抽取所述播放控制模块中所解压缩出来的各个帧序列，并作为目标矩阵与所述参考矩阵集生成模块中的参考矩阵进行巴氏距离或欧氏距离逐一对比，获得目标矩阵所代表动物的匹配数据；

数据记录模块，用于将所述数据匹配模块中所获得的所有匹配数据进行保存，生成每只动物在生活场景模块中的运动轨迹。