一种小型昆虫定向飞行模拟跟踪装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种跟踪模拟小型昆虫飞行方向的装置，具体而言是指一种通过跟踪记录束缚小型昆虫的飞行从而通过计算得出小型昆虫飞行角度的小型昆虫定向飞行模拟跟踪装置。
【背景技术】
[0002]昆虫的定向是指昆虫借助定向机制即内部和外部信号主动调整自提及其空间位置的能力和行为。昆虫迀飞是一种复杂的活动，许多昆虫在迀飞过程中具有定向运动的行为。对于大多数选择在夜间迀飞的迀飞性害虫，共同的定向可能会使空中虫群在相对狭窄的区域内集中降落，从而造成局部突发猖獗。因此研宄夜行性昆虫的迀飞定向行为与定向机制有助于判断其运行轨迹和降落区，为迀飞性害虫的预测预报提供依据。国内外研宄昆虫迀飞行为的方法大体包括两种:利用雷达在户外对自由飞行的昆虫进行跟踪和利用飞行模拟装置在实验室内对束缚昆虫进行跟踪。Mouritsen和Frost在2002年利用自制飞行模拟器在实验室中对黑麦金斑蝶的迀飞行为进行了跟踪，但目前尚无针对褐飞虱、灰飞虱、白背飞虱等小型昆虫的定向行与定向机制进行研宄的小型昆虫定向飞行模拟跟踪装置。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种结构简单、运行可靠的小型昆虫定向飞行模拟跟踪装置。
[0004]本发明的目的是通过以下技术方案解决的:
[0005]一种小型昆虫定向飞行模拟跟踪装置，包括立柱，其特征在于所述立柱的顶端设有与其垂直设置的水平梁，水平梁的底面上设有上磁片，上磁片的正下方设有与其极性相反的下磁片，下磁片上设有飞行模拟器，该飞行模拟器包括竖直设置在下磁片上的导磁针，导磁针的上部设有平衡吊臂，平衡吊臂的一端用于束缚小型昆虫并使得小型昆虫绕导磁针飞行时带动导磁针原地转动；所述飞行模拟器的上方和侧方分别设有垂直摄像头和水平摄像头，垂直摄像头和水平摄像头分别通过视频数据采集卡和计算机相连接。
[0006]所述导磁针的顶部设有方向指针。
[0007]所述的方向指针与平衡吊臂平行设置。
[0008]所述导磁针的顶部和上磁片之间的距离为3?8mm。
[0009]两根立柱平行设置且两根立柱的顶端采用透明尼龙线形成的水平梁相连接。
[0010]所述的水平梁采用两根透明尼龙线构成且上磁片粘贴在尼龙线的下部从而不会影响垂直摄像头的摄像效果。
[0011]所述的立柱放置在底板上。
[0012]所述的平衡吊臂采用不导磁材料制成。
[0013]本发明相比现有技术有如下优点:
[0014]本发明通过导磁材料制成的导磁针构成飞行杆、用于束缚小型昆虫的非导磁材料制成的平衡吊臂以及方向指针构成的飞行模拟器，使飞行模拟器运行在磁场中以降低摩擦力的干扰，小型昆虫被束缚在飞行模拟器上被限制为绕飞行杆的转动，垂直摄像头和水平摄像头采集记录束缚昆虫的飞行轨迹，通过计算机内置的运动跟踪算法得出昆虫飞行的角度，为小型昆虫定向飞行与定向机制的研宄提供可靠手段；该装置结构简单，只需将小型昆虫束缚在平衡吊臂的一端即可进行，具有运行可靠、采集效率高的特点，适宜推广使用。
【附图说明】
[0015]附图1为本发明小型昆虫定向飞行模拟跟踪装置的定向飞行模拟部件结构示意图；
[0016]附图2为本发明小型昆虫定向飞行模拟跟踪装置的定向飞行跟踪部件连接原理图。
[0017]其中:1一立柱；2—水平梁；3—上磁片；4一下磁片；5—飞行模拟器；51—导磁针；52—平衡吊臂；53—方向指针；6—垂直摄像头；7—水平摄像头；8—视频数据采集卡；9一计算机；10—底板。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图与实施例对本发明作进一步的说明。
[0019]如图1-2所示:一种小型昆虫定向飞行模拟跟踪装置，包括放置在底板10上的立柱1，底板10的上表面采用不反光材料制成以防影响摄像头的摄像效果，在立柱I的顶端设有与其垂直设置的水平梁2，具体来说，两根立柱I平行设置且两根立柱I的顶端采用透明尼龙线形成的水平梁2相连接，该水平梁2采用两根透明尼龙线构成且上磁片3粘贴在尼龙线的下部从而不会影响垂直摄像头6的摄像效果；在水平梁2的底面上设有上磁片3，上磁片3的正下方设有与其极性相反的下磁片4，下磁片4上设有飞行模拟器5，该飞行模拟器5包括竖直设置在下磁片4上的导磁针51，导磁针51采用铁或其它导磁金属材料制成，且为了降低摩擦将导磁针51的针尖立在下磁片4上，在导磁针51的上部设有如金铜类的不导磁材料制成的平衡吊臂52，平衡吊臂52的一端用于束缚小型昆虫并使得小型昆虫绕导磁针51飞行时带动导磁针51原地转动，导磁针51的顶部设有方向指针53并为了方便记录束缚小型昆虫的飞行轨迹将方向指针53与平衡吊臂52平行设置；在飞行模拟器5的上方和侧方分别设有垂直摄像头6和水平摄像头7，垂直摄像头6和水平摄像头7分别通过视频数据采集卡8和计算机9相连接。为了使飞行模拟器5在磁场环境中运转，导磁针51的顶部和上磁片3之间的距离定为3?8mm。
[0020]在上述结构中，垂直摄像头6采用海康威视型号为DS-2CC51A2P-1R3的红外可变焦防水筒型摄像机，水平摄像头7采用海康威视型号为DS-2CC112P-1R3的红外防水半球摄像机，垂直摄像头6安装在系统装置正上方，水平摄像头7在保证合适高度的前提下安装在三脚架上，两款摄像头的工作电压均为12V，垂直摄像头6的最大功耗为6W，水平摄像头7的最大功耗为12W。通过视频线与BNC接头将视频数据采集卡8分别与摄像头连接起来，其中用于连接摄像头与计算机9的视频数据采集卡8采用的是龙视安USB八路视频监控卡。视频数据采集卡8自带有驱动软件与视频存储、显示软件，可实现视频的多路实时显示与存储，实验时仅使用视频数据采集卡8的两路视频监控:一路用于监控垂直摄像头6，记录飞行模拟器5上的方向指针53的变化情况，一路用于监控水平摄像头7，记录飞行模拟器5上平衡吊臂52—端束缚的小型昆虫的实际飞行情况。计算机9内置的软件是通过以opencv工具包为平台、利用CamShift运动跟踪算法完成采集视频中运动目标位置信息，有效地实现运动跟踪的功能。
[0021]本发明的使用时通过丝线或较软的不导磁金属丝将小型昆虫束缚住挂在平衡吊臂52用于悬挂小型昆虫的一端上，并保持方向指针53的指向与小型昆虫头部指向始终保持一致，另外在悬挂小型昆虫之前或之后打开垂直摄像头6和水平摄像头7，则记录的方向指针53的指向位置信息即为小型昆虫头部位置信息，可以从小型昆虫的头部方向变更信息得到昆虫迀飞时飞行朝向的改变；小型昆虫被束缚在飞行模拟器5上，其运动被限制为绕导磁针51的转动，如此便于室内展开实验，不必进行大范围的跟踪；小型昆虫飞行时，带动导磁针51上方向指针53的标志箭头转动，这些转动被摄像头记录下来，通过运动跟踪算法可得出昆虫飞行的角度。上述工作过程的原理为:在实验室内利用飞行模拟器5将昆虫束缚在一个平面内对被束缚的小型昆虫进行跟踪，录制视频，采用运动跟踪算法进行跟踪计算得出结果。具体工作包括以下五部分:模拟跟踪装置的设计与搭建、昆虫运动视频的采集、运动目标位置信息的获取、根据位置信息进行建模获得虚拟运动轨迹和对轨迹进行统计分析研宄影响昆虫飞行的定向机制。
[0022]本发明通过导磁材料制成的导磁针51构成飞行杆、用于束缚小型昆虫的非导磁材料制成的平衡吊臂52以及方向指针53构成的飞行模拟器5，使飞行模拟器5运行在磁场中以降低摩擦力的干扰，小型昆虫被束缚在飞行模拟器5上被限制为绕飞行杆的转动，垂直摄像头6和水平摄像头7采集记录束缚昆虫的飞行轨迹，通过计算机9内置的运动跟踪算法得出昆虫飞行的角度，为小型昆虫定向飞行与定向机制的研宄提供可靠手段；该装置结构简单，只需将小型昆虫束缚在平衡吊臂52的一端即可进行，具有运行可靠、采集效率高的特点，适宜推广使用。
[0023]以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内；本发明未涉及的技术均可通过现有技术加以实现。
【主权项】
1.一种小型昆虫定向飞行模拟跟踪装置，包括立柱(1)，其特征在于所述立柱(I)的顶端设有与其垂直设置的水平梁(2)，水平梁(2)的底面上设有上磁片(3)，上磁片(3)的正下方设有与其极性相反的下磁片(4)，下磁片(4)上设有飞行模拟器(5)，该飞行模拟器(5)包括竖直设置在下磁片(4)上的导磁针(51)，导磁针(51)的上部设有平衡吊臂(52)，平衡吊臂(52)的一端用于束缚小型昆虫并使得小型昆虫绕导磁针(51)飞行时带动导磁针(51)原地转动；所述飞行模拟器(5)的上方和侧方分别设有垂直摄像头(6)和水平摄像头(7)，垂直摄像头(6)和水平摄像头(7)分别通过视频数据采集卡(8)和计算机(9)相连接。
2.根据权利要求1所述的小型昆虫定向飞行模拟跟踪装置，其特征在于:所述导磁针(51)的顶部设有方向指针(53)。
3.根据权利要求2所述的小型昆虫定向飞行模拟跟踪装置，其特征在于:所述的方向指针(53)与平衡吊臂(52)平行设置。
4.根据权利要求1所述的小型昆虫定向飞行模拟跟踪装置，其特征在于:所述导磁针(51)的顶部和上磁片(3)之间的距离为3?8mm。
5.根据权利要求1所述的小型昆虫定向飞行模拟跟踪装置，其特征在于:两根立柱(I)平行设置且两根立柱(I)的顶端采用透明尼龙线形成的水平梁(2)相连接。
6.根据权利要求5所述的小型昆虫定向飞行模拟跟踪装置，其特征在于:所述的水平梁(2)采用两根透明尼龙线构成且上磁片(3)粘贴在尼龙线的下部从而不会影响垂直摄像头(6)的摄像效果。
7.根据权利要求1或5所述的小型昆虫定向飞行模拟跟踪装置，其特征在于:所述的立柱(I)放置在底板(10 )上。
8.根据权利要求1所述的小型昆虫定向飞行模拟跟踪装置，其特征在于:所述的平衡吊臂(52)采用不导磁材料制成。
【专利摘要】本实用新型公开了一种小型昆虫定向飞行模拟跟踪装置，包括立柱（1），所述立柱（1）的顶端设有水平梁（2），水平梁（2）的底面上设有上磁片（3），上磁片（3）的正下方设有与其极性相反的下磁片（4），下磁片（4）上设有飞行模拟器（5），该飞行模拟器（5）包括竖直设置在下磁片（4）上的导磁针（51），导磁针（51）的上部设有平衡吊臂（52）；飞行模拟器（5）的上方和侧方分别设有垂直摄像头（6）和水平摄像头（7），垂直摄像头（6）和水平摄像头（7）分别通过视频数据采集卡（8）和计算机（9）相连接。本实用新型通过采集飞行模拟器上被束缚昆虫的飞行轨迹，计算得出昆虫飞行的角度，运行可靠且采集效率高，适宜推广使用。
【IPC分类】A01K67-033
【公开号】CN204272969
【申请号】CN201420642817
【发明人】陈法军, 蔡磊, 肖能文, 潘卫东, 周可新, 王绍永, 王文晶
【申请人】南京农业大学
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2014年10月31日