一种基于啄击行为的鸟类视觉认知训练系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了鸟类视觉训练技术领域的一种基于啄击行为的鸟类视觉认知训练系统及方法，包括：箱体；第一显示器，所述第一显示器设置于所述箱体内，用于为受训目标展示视觉刺激；行为反馈模块，至少一个所述行为反馈模块设置于所述第一显示器上；奖惩模块，所述奖惩模块包括用于对受训目标进行噪声惩罚的发生器和用于对受训目标进行限时喂食的喂食盒；下位机系统和上位机系统，所述下位机系统和上位机系统分别与所述行为反馈模块、所述奖惩模块和所述第一显示器电连接。本发明专利技术通过鸟类自主啄击行为反馈模块来启动一轮试次，实现了鸟类的自主训练，提高了训练效率；本发明专利技术针对鸟类的行为错误决策，进行了相同的视觉刺激的重复再现，增强了训练效果。

【技术实现步骤摘要】
一种基于啄击行为的鸟类视觉认知训练系统及方法
本专利技术涉及鸟类视觉训练
，具体涉及一种基于啄击行为的鸟类视觉认知训练系统及方法。
技术介绍
鸟类因其卓越的视觉能力，常被用作视觉认知训练的模式动物。目前针对鸟类在视觉认知训练过程中的抉择行为反馈，一般使用啄键或啄屏方案。W.J.Clark等人在《SearchingforFace-CategoryRepresentationintheAvianVisualForebrain》中使用红外触摸屏，训练鸽子啄屏幕不同区域以反映对应的抉择意图；牛晓可等人在《鸟类视觉认知学习训练系统》中，通过训练鸟类啄击一种电阻式触摸屏实现记录其抉择行为的目的；A.Nieder等人在《Abstractruleneuronsintheendbrainsupportintelligentbehaviourincorvidsongbirds》中训练乌鸦学习根据不同提示啄电容式触摸屏上不同的目标图像，进而掌握相应的对应规则；尚志刚等人在《用于动物群体脑电同步化学习训练系统》中，训练鸽子通过啄轻触式按压开关的啄键方式反馈相关的认知行为。综上，目前在鸟类视觉认知训练系统中，采用啄屏方案时常用的触摸屏主要有电容式、电阻式以及红外式三种。其中红外式触摸屏结构复杂且易被误触，行为结果检测效果不够理想；鸟类的喙通常尖而硬，电容式和电阻式触摸屏在长期使用中多出现因被啄而导致部分区域屏幕触摸功能失灵的情况，这也导致了过高的屏幕成本。在采用啄键方案时，通常训练鸟类啄击轻触式按压开关，但是在视觉认知任务中目标通常呈现在显示器屏幕上，而啄键方案需要将行为反馈从屏幕转移到其他位置的按键上，这带来了一定的流程复杂性，不利于鸟类的视觉认知训练。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种基于啄击行为的鸟类视觉认知训练系统，以解决现有技术中啄屏方案需更换触摸屏导致训练成本高、以及受训目标被动训练效率低下的问题，并达到训练系统结构简单、成本低廉和受训目标自主训练且效率高的优点。经过长期的试验，专利技术人发现目前在鸟类视觉认知训练系统中，多数不进行错误试次的重复，只是按照设定顺序播放一组刺激，这无法强化鸟类对于错误试次所呈现的刺激的学习，很难巩固掌握对应规则，造成训练效率低下；且现有的鸟类视觉认知训练系统，通常由人工操作或通过设定程序来启动一个试次，这些非鸟类自主的启动方式在鸟类并未进入任务状态时会导致鸟类无法集中精神观察呈现的刺激，进而造成试次的浪费和训练的低效。本专利技术所采用的技术方案为：设计一种基于啄击行为的鸟类视觉认知训练系统，包括：箱体；第一显示器，所述第一显示器设置于所述箱体内，用于为受训目标展示视觉刺激；行为反馈模块，至少一个所述行为反馈模块设置于所述第一显示器上，所述行为反馈模块包括透明板、弹性连接件和微动开关，所述透明板设置于所述第一显示器的正面的一侧，所述弹性连接件的一端与所述第一显示器连接、另一端与所述透明板连接，所述微动开关的固定端与所述第一显示器连接，触发端朝向所述透明板设置，以使所述透明板朝向所述第一显示器动作时触发所述微动开关；奖惩模块，所述奖惩模块包括用于对受训目标进行噪声惩罚的发生器和用于对受训目标进行限时喂食的喂食盒；下位机系统，所述下位机系统与所述行为反馈模块电连接，以接收所述受训目标的行为信息，所述下位机系统与所述奖惩模块电连接，以根据所述行为信息控制所述奖惩模块对受训目标进行惩罚或奖励；上位机系统，所述上位机系统分别与所述第一显示器和所述下位机系统电连接，以接收所述受训目标的所述行为信息，并依据所述行为信息控制所述第一显示器向所述受训目标展示所述视觉刺激、以及所述视觉刺激的位置、次数和类别。进一步的，所述行为反馈系统还包括分别与上位机系统电连接的摄像机和第二显示器，所述摄像机设置于所述箱体顶部开口的上方，用于记录受训目标的训练过程，所述第二显示器用于显示受训目标的实时训练状态。进一步的，所述行为反馈模块还包括弹性缓冲件，所述弹性缓冲件的固定端与所述第一显示器连接，移动端朝向所述透明板设置并与所述透明板接触或形成间隙。进一步的，所述弹性连接件和所述弹性缓冲件均为塔簧；所述弹性连接件的大径端通过纳米胶带与所述第一显示器的顶部连接，小径端通过热熔胶与所述透明板的顶部连接，所述弹性缓冲件的大径端通过纳米胶带与所述第一显示器的底部连接。进一步的，所述弹性连接件为两个。进一步的，所述行为反馈模块的数量为2～6个。进一步的，所述透明板与所述第一显示器的间距为10～12mm。进一步的，所述奖惩模块还包括遮挡板和驱动电机，所述遮挡板紧贴所述喂食盒上表面设置，所述喂食盒为半圆型，且所述喂食盒的圆心处与所述驱动电机的动力输出轴传动连接，所述驱动电机与所述下位机系统电连接，以在所述驱动电机的带动下实现所述喂食盒转入或转出所述遮挡板的下方。本专利技术的另一目的在于提供一种基于啄击行为的鸟类视觉认知训练方法，包括以下步骤：步骤S10，预训练；具体包括：步骤S11，使受训目标建立啄击动作与食物奖励的关联；步骤S12，使受训目标建立啄击抉择选项与食物奖励的关联；步骤S13，使受训目标建立刺激图片-啄击正确抉择选项-食物奖励的关联；步骤S14，使受训目标建立啄击行为反馈模块-刺激图片-啄击正确抉择选项-食物奖励的关联；步骤S20，正式训练；对受训目标进行自主啄击行为反馈模块启动试次-刺激图片-行为反馈期啄击正确抉择选项-食物奖励的训练，直到受训目标60试次的正确率达到85%。进一步的，在步骤S20中，若受训目标抉择行为错误，则重复该试次，直到受训目标连续做对三次该试次为止。与现有技术相比，本专利技术的有益技术效果是：1、本专利技术具有成本低、结构简单、易扩展的优点，可极大降低鸟类视觉认知训练系统的硬件成本，提高鸟类视觉认知训练效率，有利于加速鸟类视觉认知领域的研究。2、本专利技术采用模块化设计，可根据实际需求增减行为反馈模块的数量，以扩大系统的适用范围；本专利技术通过在第一显示器的正面平行设置透明板，降低了触摸屏的使用量，进而降低了触摸屏更换所造成的成本；通过弹性连接件将第一显示器的顶部与透明板顶部连接，不仅实现了第一显示器与透明板的连接，还便于透明板朝向第一显示器移动；通过在显示器和透明板的底部之间设置弹性缓冲件，可降低透明板移动对微动开关的冲击，有助于延长微动开关的使用寿命；微动开关可充分保证鸟类啄击动作检测的准确性和可靠性。3、本专利技术中的弹性连接件为塔簧，弹簧的大径端与第一显示器连接，小径端与透明板连接，可使弹性连接件获得更高的稳定性，连接更可靠。4、本专利技术中，弹性连接件和弹性缓冲件的大径端均通过纳米胶带与第一显示器连接，具有易安装、拆卸，便于扩展的优点，且使用纳米胶带连接可以保证无色透明，不干扰显示器显示。5、本专利技术通过鸟类自主啄击行为反馈模块来启动一个训练试次实现了鸟类的自主训练，不仅有助于训练鸟类掌握任本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于啄击行为的鸟类视觉认知训练系统，其特征在于，包括：/n箱体（10）；/n第一显示器（20），所述第一显示器（20）设置于所述箱体（10）内，用于为受训目标展示视觉刺激；/n行为反馈模块（30），至少一个所述行为反馈模块（30）设置于所述第一显示器（20）上，所述行为反馈模块（30）包括透明板（31）、弹性连接件（32）和微动开关（33），所述透明板（31）设置于所述第一显示器（20）的正面的一侧，所述弹性连接件（32）的一端与所述第一显示器（20）连接、另一端与所述透明板（31）连接，所述微动开关（33）的固定端与所述第一显示器（20）连接，触发端朝向所述透明板（31）设置，以使所述透明板（31）朝向所述第一显示器（20）动作时触发所述微动开关（33）；/n奖惩模块（40），所述奖惩模块（40）包括用于对受训目标进行噪声惩罚的发生器（41）和用于对受训目标进行限时喂食的喂食盒（42）；/n下位机系统（50），所述下位机系统（50）与所述行为反馈模块（30）电连接，以接收所述受训目标的行为信息，所述下位机系统（50）与所述奖惩模块（40）电连接，以根据所述行为信息控制所述奖惩模块（40）对受训目标进行惩罚或奖励；/n上位机系统（60），所述上位机系统（60）分别与所述第一显示器（20）和所述下位机系统（50）电连接，以接收所述受训目标的所述行为信息，并依据所述行为信息控制所述第一显示器（20）向所述受训目标展示所述视觉刺激、以及所述视觉刺激的位置、次数和类别。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于啄击行为的鸟类视觉认知训练系统，其特征在于，包括：
箱体（10）；
第一显示器（20），所述第一显示器（20）设置于所述箱体（10）内，用于为受训目标展示视觉刺激；
行为反馈模块（30），至少一个所述行为反馈模块（30）设置于所述第一显示器（20）上，所述行为反馈模块（30）包括透明板（31）、弹性连接件（32）和微动开关（33），所述透明板（31）设置于所述第一显示器（20）的正面的一侧，所述弹性连接件（32）的一端与所述第一显示器（20）连接、另一端与所述透明板（31）连接，所述微动开关（33）的固定端与所述第一显示器（20）连接，触发端朝向所述透明板（31）设置，以使所述透明板（31）朝向所述第一显示器（20）动作时触发所述微动开关（33）；
奖惩模块（40），所述奖惩模块（40）包括用于对受训目标进行噪声惩罚的发生器（41）和用于对受训目标进行限时喂食的喂食盒（42）；
下位机系统（50），所述下位机系统（50）与所述行为反馈模块（30）电连接，以接收所述受训目标的行为信息，所述下位机系统（50）与所述奖惩模块（40）电连接，以根据所述行为信息控制所述奖惩模块（40）对受训目标进行惩罚或奖励；
上位机系统（60），所述上位机系统（60）分别与所述第一显示器（20）和所述下位机系统（50）电连接，以接收所述受训目标的所述行为信息，并依据所述行为信息控制所述第一显示器（20）向所述受训目标展示所述视觉刺激、以及所述视觉刺激的位置、次数和类别。


2.根据权利要求1所述的基于啄击行为的鸟类视觉认知训练系统，其特征在于，所述行为反馈系统还包括分别与上位机系统（60）电连接的摄像机（70）和第二显示器（80），所述摄像机（70）设置于所述箱体（10）顶部开口的上方，用于记录受训目标的训练过程，所述第二显示器（80）用于显示受训目标的实时训练状态。


3.根据权利要求2所述的基于啄击行为的鸟类视觉认知训练系统，其特征在于，所述行为反馈模块（30）还包括弹性缓冲件（34），所述弹性缓冲件（34）的固定端与所述第一显示器（20）连接，移动端朝向所述透明板（31）设置并与所述透明板（31）接触或形成间隙。


4.根据权利要求3所述的基于啄击行...

【专利技术属性】
技术研发人员：牛晓可，蒋震阳，杨尚飞，王治忠，张彦昆，
申请(专利权)人：郑州大学，郑州布恩科技有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41