一种动物负重游泳实验监控方法及系统

摘要

本申请公开了一种动物负重游泳实验监控方法，包括：预先获取针对待监测动物的负重游泳实验的实验结束条件；对待监测动物的负重游泳行为进行实时监测，得到相应的实时监测指标；利用实时监测指标，对当前负重游泳实验的实验进度是否满足实验结束条件进行实时判断；若判定当前负重游泳实验的实验进度满足实验结束条件，则停止本次负重游泳实验。本申请可基于实时监测指标来对当前实验进度是否满足预设的实验结束条件进行实时判断，由此确定是否需要停止实验，如果是，则可停止实验，由于上述过程无需人工进行干涉，由此可以提高实验数据的可靠性并降低实验过程中的人工成本。另外，本申请还相应公开了一种动物负重游泳实验监控系统。

说明书

技术领域

本发明涉及动物行为学研究技术领域，特别涉及一种动物负重游泳实验监控方法及系统。

背景技术

目前，国内外用于抗疲劳药物研究的行为学实验主要包括负重游泳实验、强迫游泳实验、跑台实验和转棒实验等。其中，最为经典的是负重游泳实验，也被称为力歇游泳实验，该实验方法对动物的心理应激小、生理伤害小，从而被广泛应用。

然而，当前的负重游泳实验过程都是由人工进行实验数据记录以及人工停止实验过程，这样一方面导致实验数据本身很容易存在人为导致的误差，实验精度较差，可靠性较低，另一方面则需要消耗大量的人工成本。

综上所述可以看出，如何提高实验数据的可靠性并降低实验过程中的人工成本是目前有待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种动物负重游泳实验监控方法及系统，提高了实验数据的可靠性并降低了实验过程中的人工成本。其具体方案如下：

一种动物负重游泳实验监控方法，包括：

预先获取针对待监测动物的负重游泳实验的实验结束条件；

对所述待监测动物的负重游泳行为进行实时监测，得到相应的实时监测指标；

利用实时监测指标，对当前负重游泳实验的实验进度是否满足所述实验结束条件进行实时判断；

若判定当前负重游泳实验的实验进度满足所述实验结束条件，则停止本次负重游泳实验。

优选的，所述对所述待监测动物的负重游泳行为进行实时监测，得到相应的实时监测指标的过程，包括：

对所述待监测动物的水平方向运动信息进行实时监测，得到水平方向实时运动信息；

对所述待监测动物的下沉方向运动信息进行实时监测，得到下沉方向实时运动信息。

优选的，所述对所述待监测动物的水平方向运动信息进行实时监测，得到水平方向实时运动信息的过程，包括：

对放置所述待监测动物的测试桶的俯视图进行实时画面采集，得到实时俯视图画面信息；

对所述实时俯视图画面信息进行处理，相应地得到所述待监测动物的实时俯视轮廓信息；

对所述实时俯视轮廓信息进行分析，得到所述水平方向实时运动信息。

优选的，所述对所述待监测动物的下沉方向运动信息进行实时监测，得到下沉方向实时运动信息的过程，包括：

对放置所述待监测动物的所述测试桶的正视图进行实时画面采集，得到实时正视图画面信息；

对所述实时正视图画面信息进行处理，相应地得到所述待监测动物的实时正视轮廓信息；

对所述实时正视轮廓信息进行分析，得到所述下沉方向实时运动信息。

优选的，对目标实时画面信息进行处理的过程，包括：

将所述目标实时画面信息和背景画面信息进行相减处理，得到相应的差值画面；

对所述差值画面进行ROI设置，得到相应的目标画面区域；

对所述目标画面区域依次进行二值化处理、形态学运算、掩码处理以及轮廓提取处理，得到相应的实时轮廓信息；

其中，所述目标实时画面信息为所述实时俯视图画面信息或所述实时正视图画面信息。

优选的，所述将所述目标实时画面信息和背景画面信息进行相减处理的过程之前，还包括：

分别对所述目标实时画面信息和所述背景画面信息均依次进行偶行图像提取处理和图像平滑处理。

优选的，所述水平方向实时运动信息包括水平方向运动路程、水平方向实时运动速度和水平方向运动总时间；

所述下沉方向实时运动信息包括首次下沉时间、力歇时间、首次在预设时间段内出现至少两次下沉事件的时间、下沉总次数和下沉总时间；其中，所述力歇时间为从实验开始时刻至所述待监测动物首次出现下沉持续时长大于力歇阈值时所对应的时间段。

优选的，所述实验结束条件为第一结束条件或第二结束条件；其中，

所述第一结束条件为当采集到本次负重游泳实验的力歇时间，则停止本次负重游泳实验；

所述第二结束条件为当所述下沉总时间达到第一预设时间阈值，则停止本次负重游泳实验。

优选的，所述对所述待监测动物的负重游泳行为进行实时监测，得到相应的实时监测指标的过程，还包括：

对所述待监测动物的负重游泳行为的实验持续时间进行实时监测，得到相应的总持续实验时间。

优选的，所述实验结束条件为第三结束条件；其中，

所述第三结束条件为当所述总持续实验时间达到第二预设时间阈值，则停止本次负重游泳实验。

优选的，所述停止本次负重游泳实验的过程，包括：

停止对所述待监测动物的负重游泳行为的监测，并发出相应的提示信息。

本发明还公开了一种动物负重游泳实验监控系统，包括：

结束条件获取模块，用于预先获取针对待监测动物的负重游泳实验的实验结束条件；

行为实时监测模块，用于对所述待监测动物的负重游泳行为进行实时监测，得到相应的实时监测指标；

实时判断模块，用于利用实时监测指标，对当前负重游泳实验的实验进度是否满足所述实验结束条件进行实时判断；

实验停止模块，用于当所述实时判断模块判定当前负重游泳实验的实验进度满足所述实验结束条件，则停止本次负重游泳实验。

本发明中，动物负重游泳实验监控方法，包括：预先获取针对待监测动物的负重游泳实验的实验结束条件；对待监测动物的负重游泳行为进行实时监测，得到相应的实时监测指标；利用实时监测指标，对当前负重游泳实验的实验进度是否满足实验结束条件进行实时判断；若判定当前负重游泳实验的实验进度满足实验结束条件，则停止本次负重游泳实验。可见，本发明预先获取了实验结束条件，然后对动物的负重游泳行为进行实时监测，并利用当前的实时监测指标来判断当前的实验进度是否满足上述实验结束条件，如果是，则会停止本次负重游泳实验，也即，本发明可基于实时监测指标来对当前实验进度是否满足预设的实验结束条件进行实时判断，由此确定是否需要停止实验，如果是，则可停止实验，由于上述过程无需人工进行干涉，由此可以提高实验数据的可靠性并降低实验过程中的人工成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例公开的一种动物负重游泳实验监控方法流程图；

图2为本发明实施例公开的一种动物负重游泳实验监控系统结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开了一种动物负重游泳实验监控方法，参见图1所示，该方法包括：

步骤S11：预先获取针对待监测动物的负重游泳实验的实验结束条件。

也即，本实施例在本次负重游泳实验开始之前，先获取与本次负重游泳实验对应的实验结束条件。具体的，可以通过用户输入的方式来获取由用户输入的实验结束条件，也可以通过调取预先存储的实验结束条件来作为本次负重游泳实验的结束条件。

本实施例中，待监测动物优先选用小鼠。

步骤S12：对待监测动物的负重游泳行为进行实时监测，得到相应的实时监测指标。

本实施例在获取到实验结束条件之后，将会对待监测动物的负重游泳行为进行实时地监测，可以理解的是，本实施例是通过预设的监测装置对待监测动物的负重游泳行为进行自动地实时监测，而无需进行人工监测。

可以理解的是，本实施例在对待监测动物的负重游泳行为进行实时监测的过程中会相应地将得到的实时监测指标进行自动保存，例如，可以通过Excel文件格式，对得到的实时监测指标进行自动保存。

步骤S13：利用实时监测指标，对当前负重游泳实验的实验进度是否满足实验结束条件进行实时判断。

也即，本实施例在对待监测动物的负重游泳行为进行实时监测的同时，将会利用当前得到的实时监测指标来判断当前负重游泳实验的实验进度是否满足上述步骤S11中所获取到的实验结束条件。可以理解的是，本实施例中当前所得到的实时监测指标本身可以反映出当前负重游泳实验的实验进度。另外，需要指出的是，上述实时判断过程具体可以由相应的程序模块来完成，而无需人工来进行判断，从而可提高判断过程的实时性以及降低人工成本。

步骤S14：若判定当前负重游泳实验的实验进度满足实验结束条件，则停止本次负重游泳实验。

本实施例中，当步骤S13中判定出当前负重游泳实验的实验进度满足实验结束条件，则可由相应的程序模块来停止本次负重游泳实验，其中，包括停止上述步骤S12中对待监测动物的负重游泳行为的实时监测。

可以理解的是，当步骤S13中判定出当前负重游泳实验的实验进度还未满足实验结束条件，则会继续通过上述步骤S12对待监测动物的负重游泳行为的实时监测。

本发明实施例中，动物负重游泳实验监控方法，包括：预先获取针对待监测动物的负重游泳实验的实验结束条件；对待监测动物的负重游泳行为进行实时监测，得到相应的实时监测指标；利用实时监测指标，对当前负重游泳实验的实验进度是否满足实验结束条件进行实时判断；若判定当前负重游泳实验的实验进度满足实验结束条件，则停止本次负重游泳实验。可见，本发明实施例预先获取了实验结束条件，然后对动物的负重游泳行为进行实时监测，并利用当前的实时监测指标来判断当前的实验进度是否满足上述实验结束条件，如果是，则会停止本次负重游泳实验，也即，本发明实施例可基于实时监测指标来对当前实验进度是否满足预设的实验结束条件进行实时判断，由此确定是否需要停止实验，如果是，则可停止实验，由于上述过程无需人工进行干涉，由此可以提高实验数据的可靠性并降低实验过程中的人工成本。

本发明实施例公开了一种具体的动物负重游泳实验监控方法，相对于上一实施例，本实施例对技术方案作了进一步的说明和优化。具体的：

上一实施例步骤S12中，需要对待监测动物的负重游泳行为进行实时监测，以得到相应的实时监测指标。

其中，上述对待监测动物的负重游泳行为进行实时监测，得到相应的实时监测指标的过程，具体包括下面步骤S121和S122：

步骤S121：对待监测动物的水平方向运动信息进行实时监测，得到水平方向实时运动信息；

步骤S122：对待监测动物的下沉方向运动信息进行实时监测，得到下沉方向实时运动信息。

也即，上述步骤S12中得到的实时监测指标中包括水平方向实时运动信息和下沉方向实时运动信息。

其中，上述步骤S121中，对待监测动物的水平方向运动信息进行实时监测，得到水平方向实时运动信息的过程具体包括下面步骤S1211至S1213：

步骤S1211：对放置待监测动物的测试桶的俯视图进行实时画面采集，得到实时俯视图画面信息；

步骤S1212：对实时俯视图画面信息进行处理，相应地得到待监测动物的实时俯视轮廓信息；

步骤S1213：对实时俯视轮廓信息进行分析，得到水平方向实时运动信息。

其中，在上述步骤S1213中，具体可以利用实时俯视轮廓信息，提取出当前待监测动物所对应轮廓的形心，然后通过追踪轮廓的实时的形心，可获取到上述水平方向实时运动信息。

另外，上述步骤S122中，对待监测动物的下沉方向运动信息进行实时监测，得到下沉方向实时运动信息的过程，具体包括下面步骤S1221至S1223：

步骤S1221：对放置待监测动物的测试桶的正视图进行实时画面采集，得到实时正视图画面信息；

步骤S1222：对实时正视图画面信息进行处理，相应地得到待监测动物的实时正视轮廓信息；

步骤S1223：对实时正视轮廓信息进行分析，得到下沉方向实时运动信息。

其中，在上述步骤S1223中，具体可以利用实时正视轮廓信息，提取出当前待监测动物的鼻尖所处的位置，然后通过追踪轮廓上的实时的鼻尖位置，可获取到上述下沉方向实时运动信息。

需要进一步说明的是，上述步骤S1212中的对实时俯视图画面信息进行处理的过程与上述步骤S1222中的对实时正视图画面信息进行处理的过程本质上是相同的。具体的，设目标实时画面信息为实时俯视图画面信息或实时正视图画面信息，则本实施例中步骤S1212或步骤S1222的具体过程，包括下面步骤S1201至S1203：

步骤S1201：将目标实时画面信息和背景画面信息进行相减处理，得到相应的差值画面；其中，目标实时画面信息为实时俯视图画面信息或实时正视图画面信息。

步骤S1202：对差值画面进行ROI设置(ROI，即Region Of Interest，感兴趣区域)，得到相应的目标画面区域；

步骤S1203：对目标画面区域依次进行二值化处理、形态学运算、掩码处理以及轮廓提取处理，得到相应的实时轮廓信息。

其中，进行形态学运算的过程可以消除图像中的虚景并可填补图像中的空洞。掩码处理可以减少后续的计算量。

可以理解的是，本实施例中，若上述目标实时画面信息为实时俯视图画面信息，则上述相应的目标画面区域优先为测试桶的俯视图所对应的画面区域，在测试桶的形状为柱形的情况下，该画面区域为椭圆形的区域。

同理，若上述目标实时画面信息为实时正视图画面信息，则上述相应的目标画面区域优先为测试桶的正视图所对应的画面区域，在测试桶的形状为柱形的情况下，该画面区域为矩形的区域。

当然，在上述步骤S1201之前，还可以先对目标实时画面信息和背景画面信息进行预处理，具体包括：分别对目标实时画面信息和背景画面信息均依次进行偶行图像提取处理和图像平滑处理。也即，本实施例可以在目标实时画面信息和背景画面信息均分别经过偶行图像提取处理和图像平滑处理之后，方对目标实时画面信息和背景画面信息进行相减处理。其中，上述偶行图像提取处理是指提取出相应图像画面中的偶行信息，上述图像平滑处理具体可以是利用高斯卷积进行的平滑处理。

本实施例中，水平方向实时运动信息包括水平方向运动路程、水平方向实时运动速度和水平方向运动总时间。而下沉方向实时运动信息则可包括首次下沉时间、力歇时间、首次在预设时间段内出现至少两次下沉事件的时间、下沉总次数和下沉总时间；其中，力歇时间为从实验开始时刻至待监测动物首次出现下沉持续时长大于力歇阈值时所对应的时间段。

可以理解的是，上述首次下沉时间是指待监测动物在实验过程中首次出现下沉持续时间超过预设下沉阈值时所对应的实验时间，力歇时间是指待监测动物在实验过程中首次出现下沉持续时间超过预设力歇阈值时所对应的实验时间。需要说明的是，本实施例中的实验时间是指从实验开始时刻到当前时刻之间相隔的时间段。其中，上述预设下沉阈值是预先设定的时间值，例如设为0.5秒，当待监测动物某次沉入水面下所持续的时间超过0.5秒，则判定本次实验过程中出现了一次下沉事件。上述预设力歇阈值是预先设定的时间值，例如设为7秒，当待监测动物某次沉入水面下所持续的时间超过7秒，则判定本次时间过程中出现了一次力歇事件，而上述力歇时间也即是指本次实验过程中首次出现力歇事件时所对应的实验时间。另外，上述首次在预设时间段内出现至少两次下沉事件的时间是指首次在预设时间段内出现至少两次下沉时间时所对应的实验时间，例如，假设上述预设时间段为2秒，则当本次实验过程中首次在2秒内出现两次或两次以上下沉事件时，则将实验开始时刻至当前时刻之间间隔的时间段作为上述所谓的首次在预设时间段内出现至少两次下沉事件的时间。其次，上述下沉总次数是指从实验开始时刻到当前时刻之间出现下沉事件的总次数。上述下沉总时间则是指从实验开始时刻到当前时刻之间待监测动物沉入水面下的总时间。

另外，还需要指出的是，本实施例中，当待监测动物的鼻尖位于水面线之下，并且距离水面线不小于预设距离值，则判定待监测动物已经沉入水面下。其中，上述预设距离值可以根据具体的情况进行相应的设定。例如，当待监测动物为小鼠时，上述预设距离值可以设为5毫米。

上一实施例步骤S11中，需要预先获取实验结束条件。本实施例中，实验结束条件可以为第一结束条件或第二结束条件；其中，

第一结束条件为当采集到本次负重游泳实验的力歇时间，则停止本次负重游泳实验；

第二结束条件为当下沉总时间达到第一预设时间阈值，则停止本次负重游泳实验。

另外，本实施例中，对待监测动物的负重游泳行为进行实时监测，得到相应的实时监测指标的过程，还可以进一步包括：对待监测动物的负重游泳行为的实验持续时间进行实时监测，得到相应的总持续实验时间。

进一步的，本实施例中的实验结束条件还可以为第三结束条件；其中，

第三结束条件为当总持续实验时间达到第二预设时间阈值，则停止本次负重游泳实验。

进一步需要说明的是，本实施例中，停止本次负重游泳实验的过程，具体可以包括：停止对待监测动物的负重游泳行为的监测，并发出相应的提示信息，也即停止对待监测动物的负重游泳行为的实时监测，并发出相应的提示信息，其中，该提示信息用于提醒人们实验已经结束。具体的，上述提示信息可以是声音提示信息，当然也可以是短信提示等等。

相应的，本发明实施例还公开了一种动物负重游泳实验监控系统，参见图2所示，该系统包括：

结束条件获取模块21，用于预先获取针对待监测动物的负重游泳实验的实验结束条件；

行为实时监测模块22，用于对待监测动物的负重游泳行为进行实时监测，得到相应的实时监测指标；

实时判断模块23，用于利用实时监测指标，对当前负重游泳实验的实验进度是否满足实验结束条件进行实时判断；

实验停止模块24，用于当实时判断模块判定当前负重游泳实验的实验进度满足实验结束条件，则停止本次负重游泳实验。

可见，本发明实施例预先获取了实验结束条件，然后对动物的负重游泳行为进行实时监测，并利用当前的实时监测指标来判断当前的实验进度是否满足上述实验结束条件，如果是，则会停止本次负重游泳实验，也即，本发明实施例可基于实时监测指标来对当前实验进度是否满足预设的实验结束条件进行实时判断，由此确定是否需要停止实验，如果是，则可停止实验，由于上述过程无需人工进行干涉，由此可以提高实验数据的可靠性并降低实验过程中的人工成本。

具体的，上述行为实时监测模块可以包括第一实时监测子模块和第二实时监测子模块；其中，

第一实时监测子模块，用于对待监测动物的水平方向运动信息进行实时监测，得到水平方向实时运动信息；

第二实时监测子模块，用于对待监测动物的下沉方向运动信息进行实时监测，得到下沉方向实时运动信息。

其中，上述第一实时监测子模块包括第一画面采集装置、第一信息处理单元以及第一信息分析单元；其中，

第一画面采集装置，用于对放置待监测动物的测试桶的俯视图进行实时画面采集，得到实时俯视图画面信息；

第一信息处理单元，用于对实时俯视图画面信息进行处理，相应地得到待监测动物的实时俯视轮廓信息；

第一信息分析单元，用于对实时俯视轮廓信息进行分析，得到水平方向实时运动信息。

另外，上述第二实时监测子模块包括第二画面采集装置、第二信息处理单元以及第二信息分析单元；其中，

第二画面采集装置，用于对放置待监测动物的测试桶的正视图进行实时画面采集，得到实时正视图画面信息；

第二信息处理单元，用于对实时正视图画面信息进行处理，相应地得到待监测动物的实时正视轮廓信息；

第二信息分析单元，用于对实时正视轮廓信息进行分析，得到下沉方向实时运动信息。

本实施例中，上述第一画面采集装置和第二画面采集装置均可以为工业数字相机。

需要进一步说明的是，上述第一信息分析单元对实时俯视图画面信息进行处理的过程与上述第二信息分析单元对实时正视图画面信息进行处理的过程本质上是相同的。具体的，设目标实时画面信息为实时俯视图画面信息或实时正视图画面信息，则本实施例中第一信息分析单元或第二信息分析单元的具体工作过程，包括将目标实时画面信息和背景画面信息进行相减处理，得到相应的差值画面；其中，目标实时画面信息为实时俯视图画面信息或实时正视图画面信息，然后对差值画面进行ROI设置，得到相应的目标画面区域；接着对目标画面区域依次进行二值化处理、形态学运算、掩码处理以及轮廓提取处理，得到相应的实时轮廓信息。

当然，在将目标实时画面信息和背景画面信息进行相减处理之前，本实施例中第一信息分析单元或第二信息分析单元还可以先对目标实时画面信息和背景画面信息进行预处理，具体包括：分别对目标实时画面信息和背景画面信息均依次进行偶行图像提取处理和图像平滑处理。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明所提供的一种动物负重游泳实验监控方法及系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。