昆虫自主飞行监测系统和分析方法技术方案

本发明专利技术涉及一种昆虫自主飞行监测系统和分析方法，该方法在实验处理昆虫后将昆虫及食物均放入监测罩中；然后控制监测罩的环境温湿度和光周期，同时通过视频采集装置对监测罩中的昆虫的自主飞行行为进行视频信号采集并转化为视频文件；通过图像运动目标识别技术对视频文件进行实时/滞后分析，并将视频文件中昆虫的飞行行为或其它运动行为转化为定量的原始数据存储到文本文档中；再通过定义飞行阈值对文本文档中的原始数据进行整理和分析，从原始数据中提取出昆虫的飞行参数，通过所述飞行参数评价昆虫的飞行或活跃情况。该发明专利技术不仅满足了昆虫自主飞行或活动的监测实验要求，而且较以往的技术提高了实验效率。

Insect autonomous flight monitoring system and analysis method

The invention relates to an insect autonomous flight monitoring system and analysis method, the method in the experiment after insects and insect food monitoring were put into the hood; then cover the control and monitoring of environmental temperature and humidity and photoperiod, and through the video acquisition device and autonomous flight behavior of insects in the monitor cover video signal acquisition and conversion for video files; through the image of moving target recognition technology for video files in real time / lag analysis, and the flight behavior of insects in video or other sports behavior into the original data storage to the quantitative in this document; then through the definition of flight threshold on the original data in a text document collation and analysis, extract the flight parameters of insects from the original data, through the evaluation of the flight parameters of insect flight or activity. The invention not only meets the requirements of the monitoring experiment of insect autonomous flight or activity, but also improves the experimental efficiency compared with the prior art.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及实验室科研测试、分析设备
，特别是一种专门用于监测昆虫 正常或处理条件下所发生的活跃情况或定量比较活跃程度的昆虫自主飞行监测系统和分 析方法。
技术介绍
迁飞是昆虫在长期的进化过程中形成的一种生存对策，迁飞一方面对昆虫种群 的维持和发展有着重要的意义，另一方面昆虫的迁飞行为导致很多害虫能够经常暴发成 灾。迁入的昆虫种群一方面在当地繁殖和生长对当地的农作物或牧草构成直接危害，另一 方面，对这些昆虫的迁飞行为不能及时和精确的预测预报间接导致受害地区沉重的经济损 失。因为这些昆虫的迁飞活动规律依据生态环境和自身特征而复杂多变，尽管昆虫迁飞的 研究一直在开展中，但是精确预测预报其迁飞活动还未能实现。目前，野外昆虫迁飞行为 的研究，主要采用的方法为标记回收(李光博，王恒祥，胡文绣.粘虫季节性迁飞为害假说 及标记回收试验.植物保护学报.1964. 3( :101-109.)、灯光诱集法(张跃进，张国彦， 谈孝风，苏战平，刘小英，周天云，杨万海，王贵生.佳多虫情测报灯与黑光灯诱集昆虫种类 和数量的比较研究.中国植物导刊.2005. 25 (3) :35-36.)和高空雷达(陈瑞鹿，暴祥致， 王素云，孙雅杰，李立群，刘继荣，张德宽，卢加.公主岭昆虫雷达的装置和初步应用.中国 农业科学.1985(3) :97;陈鹿瑞，暴祥致，王素云，孙雅杰，李立群，刘继荣.草地螟迁飞活 动的雷达观测.植物保护学报.1992. 19(2) :171-174;吴孔明，翟保平，封洪强，程登发，郭 予元.华北北部地区二代棉铃虫成虫迁飞行为的雷达观测.植物保护学报.2006. 33 ) 163-167.)等，这些方法为野外昆虫的预测预报工作做出了重要的贡献，但是这些方法的共 同特点是不能详细了解昆虫的飞行行为，如在某一时间段昆虫的飞行情况，在成虫的发育 的某一天其飞行情况等，如果要获得昆虫飞行行为的精确定量数据这些技术更没有可能实 现。室内昆虫迁飞行为研究技术很好地弥补了上述野外监测手段的不足，而且为室内 实验研究的开展提供了必要的条件，目前广泛应用的一种方法为室内昆虫吊飞技术。昆虫 吊飞技术是将昆虫吊置在飞行磨的吊臂上，利用飞行磨对昆虫飞行数据采集和分析，在保 证严格的均一处理的情况下，能够解释很多室内科学问题，并且也能够为田间昆虫迁飞预 测预报提供一定的参考依据(张志涛.昆虫吊飞装置.植物保护.1982(6) :30-32 ；罗礼智， 江幸福，李克斌，胡毅.粘虫飞行对生殖及寿命的影响.昆虫学报.1999.42 ) =150-158 ； 张蕾，罗礼智，江幸福，胡毅.一日龄饥饿对粘虫成虫卵巢发育和飞行能力的影响.昆虫学 报.2006. 49(6) :895-902.)。但是，昆虫吊飞实验技术本身的缺点也不容忽视。首先，该 技术对实验者经验要求较多，尤其对吊飞前昆虫的处理，第一次做这种实验的操作者和有 经验操作者对昆虫的处理手法差异对实验数据的波动影响非常大，没有经过长时间练习的 操作者经常会导致实验昆虫的大量死亡。其次，该过程非常耗时，往往熟练的实验者平均 每处理一头虫子也要4分钟左右，而且吊飞后的虫子还要做进一步的处理才能进行下一步的正常实验。最后，室内昆虫吊飞技术最大的缺陷是强迫昆虫飞行。表现在三个方面(1) 当昆虫的足被人为处理处于悬空状态时往往会有振翅动作出现，但是这个动作如果发生在 吊飞实验中就可以带动飞行磨的转动，那么吊飞装置就会理所当然地记录为昆虫的飞行数 据，而实际上这个不是昆虫真正的飞行动作；(2)在昆虫真正飞行的动作完成后，其振翅动 作往往会停止，但是飞行磨由于惯性总会再转动若干圈，这多余圈数的转动不仅误导了吊 飞系统的数据记录，而其能够导致昆虫被迫的振翅动作产生，这样违背了昆虫的飞行意愿；昆虫在飞行磨上吊飞的过程中需要负载吊环和吊臂的重量，如果吊臂与转轴的摩擦力 较大的话，那么昆虫的负载就更重了，如此一来，吊飞实验对昆虫的损耗加重。为此，昆虫自 主飞行系统在昆虫飞行行为的研究中呼之欲出，很多一线的科学工作者也希望通过运用这 个自主飞行系统来研究真实的昆虫飞行行为特征。早在1984年已经有科学工作者研究过 粘虫(Mythimna separata)和草地螟(Loxostegesticticalis)成虫的自主飞行装置(张志 涛.昆虫飞翔记录装置.植物保护.1984. 10(3) :17-18.),该装置所采用的原理是碰撞接 触式采集方式，将昆虫对触丝的碰撞信号转化为机械信号输出到记录纸上以图形输出。但 此装置不能输出可以定量和统计分析的数据，只能做定性的分析；且其记录方式已经被当 前高速发展和日新月异的计算机技术所淘汰。
技术实现思路
本专利技术针对现有的野外昆虫迁飞研究方法无法获得昆虫飞行行为的精确定量数 据，而室内昆虫吊飞技术不能真实反应昆虫自主飞行的现状，提供一种昆虫自主飞行监测 系统和分析方法，能够满足昆虫自主飞行行为监测的实验要求，且实现了对昆虫飞行意愿 或活动行为监测的客观性和实验操作的简便性。本专利技术的技术方案如下一种昆虫自主飞行监测分析方法，其特征在于，该方法包括下述步骤A、根据实验目的处理实验昆虫，然后将昆虫及食物均放入监测罩中；B、控制监测罩的环境温湿度和光周期，同时通过视频采集装置对监测罩中的昆虫 的自主飞行行为进行视频信号采集并转化为视频文件；C、通过图像运动目标识别技术对视频文件进行实时/滞后分析，并将视频文件中 昆虫的飞行行为或其它运动行为转化为定量的原始数据存储到文本文档中；D、通过定义飞行阈值对文本文档中的原始数据进行整理和分析，并从原始数据中 提取出昆虫的飞行参数，通过所述飞行参数评价昆虫的飞行或活跃情况。步骤D中所述昆虫的飞行参数包括飞行意愿、飞行累时、最长历时、平均飞行时间 和飞行次数，每个时间段的视频文件分析后的原始数据对应所述飞行参数。步骤D所述的从原始数据中提取出昆虫的飞行参数后，存入两个表格文件中，其 中一个文件存储按时间段对每个飞行参数的提取结果，另一个文件存储被定义为飞行的每 次飞行历时；按照时间顺序对照视频文件、文本文档中的原始数据和表格文件中的飞行参 数以进一步检验飞行阈值定义的真实性和合理性。步骤B所述的控制监测罩的光周期为采用可控红外和可见光源使昆虫处于正常 生活习性的光周期中；所述视频采集装置包括红外一体化摄像机、PCI接口视频采集卡和 电脑。在步骤C中所述的转化为定量的原始数据的过程中，原始数据以阵列格式逐步存 储到文本文档中，并为步骤D所述的从原始数据中提取出昆虫的飞行参数提供数据依据。一种昆虫自主飞行监测系统，其特征在于，包括实验装置和监测分析模块，所述实 验装置包括光周期控制装置、盛放昆虫的监测罩和视频采集装置，所述光周期控制装置用 于使监测罩中的昆虫处于正常生活习性的光周期中，视频采集装置用于对监测罩中的昆虫 的自主飞行行为进行视频信号采集并转化为视频文件；所述监测分析模块包括依次相连的 图像运动目标识别分析模块、飞行参数提取模块和飞行参数统计分析模块，所述图像运动 目标识别分析模块与视频采集装置相连，所述图像运动目标识别分析模块通过图像运动目 标识别技术对视频文件进行实时/滞后分析，并将视频文件中昆虫的飞行行为或其它运动 行为转化本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种昆虫自主飞行监测分析方法，其特征在于，该方法包括下述步骤：Ａ、根据实验目的处理实验昆虫，然后将昆虫及食物均放入监测罩中；Ｂ、控制监测罩的环境温湿度和光周期，同时通过视频采集装置对监测罩中的昆虫的自主飞行行为进行视频信号采集并转化为视频文件；Ｃ、通过图像运动目标识别技术对视频文件进行实时／滞后分析，并将视频文件中昆虫的飞行行为或其它运动行为转化为定量的原始数据存储到文本文档中；Ｄ、通过定义飞行阈值对文本文档中的原始数据进行整理和分析，并从原始数据中提取出昆虫的飞行参数，通过所述飞行参数评价昆虫的飞行或活跃情况。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：程云霞，罗礼智，
申请(专利权)人：罗礼智，程云霞，
类型：发明
国别省市：11