實驗小鼠體態(tài)特征圖像識別算法研究.pdf

1、實驗小鼠自發(fā)活動情況的觀察、記錄和統(tǒng)計信息,對于生物醫(yī)學研究具有重要意義。早期的動物行為學研究,主要依靠人工觀察和記錄,存在諸多不便。近年來,隨著視頻和計算機圖像識別技術(shù)的發(fā)展,小鼠自發(fā)活動的自動化監(jiān)測和記錄方法有了很大改進。但是,由于小鼠活動體態(tài)的多樣和復雜,現(xiàn)有的方法和技術(shù)還存在不足,特別是體態(tài)識別效果尚未令人滿意。
　　 針對實驗小鼠自發(fā)活動的圖像識別問題,在頂部和側(cè)面兩種拍攝條件下,本文分別研究和改進了其圖像數(shù)據(jù)的處理方

2、法和識別算法。
　　 小鼠活動場所通常存在光照不均勻的狀況,在此情況下,僅用常規(guī)的圖像數(shù)據(jù)灰度化、二值化處理方法效果不好,本文對圖像數(shù)據(jù)進行開運算和閉運算預處理,結(jié)果表明,改進后的算法能夠有效消除實驗小鼠圖像的上述不利影響。
　　 研究分析了三種濾波算子處理圖像的方法,對濾波效果進行對比。結(jié)果表明,維納濾波效果較好,更適合小鼠圖像識別;中值濾波不適合檢測點、線、尖項細節(jié)多的小鼠圖像;線性平滑濾波后的小鼠圖像出現(xiàn)細節(jié)模糊。

3、
　　 關(guān)于小鼠輪廓提取,研究分析了現(xiàn)有常用的基于梯度算子的三種邊緣檢測方法,結(jié)果表明都存在嚴重不足。而采用目標物體的邊界追蹤法提取小鼠邊緣,尾部較細,而且連續(xù)、不斷裂,此法用于小鼠圖像識別,較前三種方法效果好。
　　 當圖像采集為頂部拍攝時,可由小鼠重心追蹤相關(guān)運動位置信息,研究設(shè)計了角點檢測方法,可用于提取小鼠頭部、尾根部特征信息,并對其進行定位。依據(jù)頭部、尾根部、重心三點相對位置參數(shù)可進行某些體態(tài)識別。
　　

4、 由于頂部拍攝法所獲取的信息有限,不利于小鼠較復雜體態(tài)的判別,本文設(shè)計了側(cè)面拍攝與頂部拍攝相結(jié)合識別小鼠體態(tài)的算法,其在小鼠蹲起和豎起的兩種體態(tài)的識別中效果較好。在側(cè)面拍攝的算法中,主要是通過小鼠身體的大體朝向來識別體態(tài),基本思想是利用去掉尾巴條件下小鼠身體的最小外接矩形頂點在豎直方向上的最小距離判斷小鼠的特殊體態(tài)。
　　 結(jié)合兩種拍攝方法,可以采集到小鼠較大范圍內(nèi)的活動圖像,不僅能識別一些簡單運動,還能有效識別小鼠一些較復雜