基于ivc笼具和图像处理的小鼠行为监测方法和装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种基于IVC笼具和图像处理的小鼠行为监测方法和装置。
【背景技术】
[0002] 在生物医药领域，人们往往通过监测小鼠的生命代谢过程来研究药物或有毒物质 等在生物体内的作用机理。IVC笼和代谢笼是应用最为广泛的笼具。图1所示为标准的IVC 笼具。IVC笼具可W实现对小鼠饮食量、饮水量、排尿量和排便量等的监测。随着科学研究 的深入，人们发现监测小鼠的行为，包括移动量、站立次数、静止时间、站立时间等也具有十 分重要的意义。
[0003]目前，人们常利用光电管自动计数装置来监测小鼠的行为。该监测方法存在获取 的指标单一、精度不高、易受干扰、小鼠体型不同会造成额外偏差、监测过程中不能观察小 鼠活动状况等缺陷。随着机器视觉和图像处理技术的发展，已经有利用图像采集设备监测 小鼠的行为的尝试，但运些尝试都是将图像采集设备放置在笼具上方，受限于IVC笼具的 结构，监测效果不佳，获得的信息不够准确。
【发明内容】
[0004] 本发明提供一种基于IVC笼具和图像处理的小鼠行为监测方法，该方法包括：
[0005] 1)将小鼠置于与其毛皮颜色反差较大的背景下获取图像，将图像中的小鼠部分作 为目标区域进行图像分割；
[0006] 2)计算目标区域的重屯、坐标；
[0007] 3)固定采样周期连续获取图像和计算重屯、坐标，通过多组重屯、坐标反映小鼠的行 为。
[0008] 作为一种可选择的实施方式，该方法获取XZ平面和YZ平面的图像，计算XZ平面 的重屯、坐标狂。，Z。）和YZ平面的重屯、坐标（Y。，Z。）。
[0009] 通过将狂。，2。）和化，Z。）中的两个Z。与设定的阔值比较来判断小鼠是否站立，同 时可W进行站立次数的累计。
[0010] 通过计算XZ平面和YZ平面的重屯、坐标同时可W得到XY平面的重屯、坐标狂。，而）。 W11] 通过连续两次采样得到的两组狂。，Y。）计算Lt，通过将Lt与设定的阔值比较来判 断小鼠是否静止。
[0012] 通过Lt和像素点比例系数Θ计算小鼠的移动量L。
[0013]W上符号更具体的意义和计算方法在"【具体实施方式】"部分给出。
[0014] 基于IVC笼具和图像处理的小鼠行为监测方法，由基于IVC笼具和图像处理的小 鼠行为监测装置实现。基于IVC笼具和图像处理的小鼠行为监测装置，包括固定支架1、背 景板2、光源3及图像采集设备4。固定支架1用于固定IVC笼具，背景板2作为获取小鼠 图像的背景，图像采集设备4用于采集W背景板2为背景的小鼠图像，光源3为图像采集设 备4采集图像提供照明。
[0015] 本发明提供的基于IVC笼具和图像处理的小鼠行为监测方法，能够在低照度及存 在尿液、排泄物等干扰条件下实现对小鼠行为的监测，同时可W准确获取多项小鼠的行为 数据包括移动量、站立次数、静止时间、站立时间等，有效解决了人们使用IVC笼具时无法 准确获取小鼠行为数据的问题。本发明提供的基于IVC笼具和图像处理的小鼠行为监测装 置，无须在IVC笼具上安装任何硬件设备，监测过程简单、方便。
【附图说明】
[0016] 图1为标准的IVC笼具的示意图。
[0017] 图2为【具体实施方式】中基于IVC笼具和图像处理的小鼠行为监测装置示意图。
[0018] 图3为【具体实施方式】中基于IVC笼具和图像处理的小鼠行为监测装置的XZ平面 视图。
[0019] 图4为【具体实施方式】中基于IVC笼具和图像处理的小鼠行为监测装置的YZ平面 视图。
[0020] 图5为【具体实施方式】中基于IVC笼具和图像处理的小鼠行为监测装置的XY平面 视图。
[0021] 图6为【具体实施方式】中IVC笼具在基于IVC笼具和图像处理的小鼠行为监测装置 中卡合后的状态不意图。
【具体实施方式】
[0022] 下面对本发明的实施方式进行进一步的具体说明。但应注意，本发明的范围并不 局限于所描述的具体技术方案。任何对所描述的具体技术方案中的技术要素进行相同或等 同替换获得的技术方案或本领域技术人员在所描述的具体技术方案的基础上不经过创造 性劳动就可W获得的技术方案，都应当视为落入本发明的保护范围。
[0023] 首先对基于IVC笼具和图像处理的小鼠行为监测装置进行说明。基于IVC笼具和 图像处理的小鼠行为监测装置的结构如图2所示，包括固定支架1、背景板2、光源3及图像 采集设备4。固定支架1用于固定放置有小鼠的IVC笼具，一般为金属材质。固定支架1中 常设置一个长450mm(毫米）、宽450mm、高150mm的空屯、长方体支架，该空屯、长方体支架的 规格与标准的IVC笼具相配合，正好可W将IVC笼具卡合在其中，IVC笼具卡合后的状态如 图6所不（图6中IVC笼具的标号为5)。
[0024] 背景板2作为获取小鼠图像的背景，一般为两块，分别安装于固定支架1的两个相 交侧面（即图2中的XZ和YZ平面。ΧΖ、ΥΖ和ΧΥΞ个平面的视图见图3、图4和图5)。与 固定支架1相配合，背景板2的常见规格为长205mm，宽100mm，厚度可根据实际需要选择。 背景板的材质一般为不透光塑料或金属，其表面颜色要与IVC笼具中小鼠的毛皮颜色有较 大的反差。作为一种可选择的实施方式，若IVC笼具中放置的是白色小鼠，背景板的颜色为 黑色；若IVC笼具中放置的是黑色或灰色小鼠，背景板的颜色为白色。
[0025]图像采集设备4用于采集W背景板2为背景的小鼠图像，与背景板2相对应，一般 选用2台同型号的具有USB接口的工业相机，相机常见的像素比为640X320。图像采集设 备4 一般安装在固定支架1上，其和背景板2的之间的距离应当足够大，保证图像采集设备 4的视野能够完整地获取整个IVC笼具的图像。W上述原则为准，图像采集设备4的安装并 不局限于图2中所示的位置。
[00%] 光源3为图像采集设备4采集图像提供照明。光源3可选用阵列式L邸灯或带有 匀光板的条形光源，平均照度< 30LUX。光源3 -般安装在固定支架1上背景板2和图像采 集设备4之间，但并不局限于图2中所示的位置，W能使图像采集设备4获得清晰的图像为 准。
[0027] 利用基于IVC笼具和图像处理的小鼠行为监测装置，能够实现基于IVC笼具和图 像处理的小鼠行为监测方法。基于IVC笼具和图像处理的小鼠行为监测方法的主要步骤 为：