技术领域
本实用新型涉及医学和药理学基础研究领域，特别是一种行为测试系统。
背景技术
斑马鱼是一种小型亚热带淡水鱼，作为脊椎动物的模式生物，其器官系统和生理功能与哺乳动物高度相似，基因组与人类高度同源达85％，在药理学试验中可用斑马鱼作为替代模型，为新药研发及机制研究提供重要数据。斑马鱼对外界环境变化感知非常敏感，会产生认知与情绪等方面变化，进而表现出复杂的行为反应，这在神经精神行为研究领域具有很高的研究意义，而如何科学研究场景变化与行为反应之间的关系在技术上具有较大的难度。
在采用视频采集及分析技术研究环境变化对于动物行为影响时，通常的做法是利用电脑屏幕在测试箱一侧播放场景画面，同时对动物进行视频录制，实时或后期进行行为分析。这种方法采用电脑屏幕这种播放实体，使得同轴对向采集的视频由于背景不断变化，行为分析软件无法去除背景干扰，从而不能实现对目标动物行动轨迹的准确追踪。
实用新型内容
本实用新型的一个目的在于提出一种提高待测物体行为轨迹采集的准确性的方案。
根据本实用新型的一个方面，提出一种行为测试系统，包括：红外光源；和红外摄像机，待测物体能够放置于红外光源和红外摄像机之间；红外光源用于向待测物体投射红外光线；红外摄像机用于拍摄 包括待测物体的红外图像。
可选地，还包括：播放装置，位于待测物体与红外光源之间，用于向待测物体方向播放图像。
可选地，播放装置包括投影机和漫射板；漫射板位于待测物体与红外光源之间；投影机位于漫射板与待测物体之间区域的侧面，用于向漫射板投射图像。
可选地，投影机为短焦投影机，通过支架连接在漫射板的边沿并向待测物体方向伸出。
可选地，短焦投影机为反射式投影机。
可选地，红外光源包括红外灯珠光源板，位于漫射板相对于待测物体的相反侧。
可选地，漫射板为光漫射箱朝向待测物体的一侧的箱体面板，光漫射箱位于待测物体侧面，红外灯珠光源板位于光漫射箱内，且能够透过光漫射箱向待测物体投射红外光线。
可选地，红外摄像机包括红外滤光镜头和摄像机，红外滤光镜头的透光波段与红外光源波段相匹配。
可选地，红外光源包括第一红外光源和第二红外光源，红外摄像机包括第一红外摄像机和第二红外摄像机；待测物体位于第一红外光源和第一红外摄像机之间，且位于第二红外光源和第二红外摄像机之间；第一红外光源与第二红外光源的红外光线的投射方向相互垂直。
可选地，还包括：第一播放装置，位于待测物体与第一红外光源之间，能够向待测物体方向播放图像。
可选地，还包括：第二播放装置，位于待测物体与第二红外光源之间，能够向待测物体方向播放图像。
可选地，还包括：图像处理装置，与红外摄像机相连接，用于根据红外图像确定待测物体在红外图像的呈像平面的运动情况。
可选地，还包括：主机，与播放装置连接，提供图像。
可选地，红外光线的波长为930～950nm。
可选地，红外摄像机的图像采集速度不低于25帧/秒。
这样的行为测试系统能够采用红外光源照射和红外图像采集的方式获得包括待测物体的红外图像，从而能够排除背景图像的影响，利用待测物体对红外光线的遮挡造成的红外图像的变化得到清晰的待测物体运动轨迹，提高了待测物体运动轨迹采集的准确性。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
图1为本实用新型的行为测试系统的一个实施例的示意图。
图2为本实用新型的行为测试系统的另一个实施例的示意图。
图3为本实用新型的行为测试系统的播放装置的一个实施例的示意图。
图4为本实用新型的行为测试系统的光漫射箱的一个实施例的示意图。
图5为本实用新型的行为测试系统的又一个实施例的示意图。
图6为本实用新型的行为测试系统的再一个实施例的示意图。
图7为本实用新型的行为测试系统的运行方法的一个实施例的流程图。
图8为本实用新型的行为测试系统的运行方法的另一个实施例的流程图。
图9为本实用新型的行为测试系统的运行方法的又一个实施例的流程图。
图10为本实用新型的行为测试系统的运行方法的再一个实施例的流程图。
具体实施方式
下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
本实用新型的行为测试系统的一个实施例的示意图如图1所示。其中，2为红外光源，3为红外摄像机，待测物体1位于红外光源2和红外摄像机3之间。红外光源2向待测物体1投射红外光线4。红外摄像机3朝向待测物体1方向拍摄红外图像，红外图像中包括待测物体1。待测物体1可以是位于行为测试盒中的动物，如斑马鱼等。在一个实施例中，到达待测物体的为均匀的红外光线，可以由红外光源2发出均匀的红外光线4，也可以将红外光源2发出的红外光线进行均匀化处理后到达待测物体，这样有利于红外摄像机捕捉到均匀的红外图像。
采用这样的行为测试系统，能够采用红外光源照射和红外图像采集的方式获得包括待测物体的红外图像，从而能够排除背景图像的影响，利用待测物体对红外光线的遮挡造成的红外图像的变化得到清晰的待测物体运动轨迹，提高了待测物体行为轨迹采集的准确性。
目前在实验中进行行为测试时，为了避免背景图像的影响，只能采取X向播放场景，Y向视频采集的方式采集动物行为(X向与Y向相互垂直)。而对于斑马鱼这种水生动物，缺少X向游动行为的分析数据，将造成无法客观评价场景变化对于动物行为的影响，严重影响实验结果的真实性与可靠性。采用如图1所示的行为测试系统能够实现X向场景播放与X向视频采集，不会丢失场景播放方向的数据，也能够排除播放的场景作为背景图像对轨迹提取的影响，提高了动物行为分析的准确性，满足了神经精神行为学研究的需要，有利于在药理学及神经生物学研究领域的应用。
本实用新型的行为测试系统的另一个实施例的示意图如图2所示。在图1所示的行为测试系统的基础上，还包括播放装置5。播放装置5位于红外光源3与待测物体1之间，红外光线4能够透过播放装置5照射在待测物体1上。
采用这样的行为测试系统，能够利用播放装置播放图像，观测待测物体对于图像的反应。由于红外光线能够透过播放装置，采用红外光源照射和红外光源采集的方式获得包括待测物体的红外图像，能够 排除播放装置中播放的静止或变化的图像对摄像机采集到的图像造成影响，从而能够根据红外图像确定待测物体的运动轨迹，为实现待测物体对于场景反应的分析提供数据基础。
在一个实施例中，播放装置5的结构如图3所示。其中，51为漫射板，52为投影机。投影机52位于漫射板51与待测物体1之间区域的侧面，向漫射板51朝向待测物体1的一面投射图像。
这样的行为测试系统采用投影机配合漫射板的方式播放图像，保证红外光线能够穿过漫射板到达待测物体，确保红外摄像机采集的红外图像能够反映待测物体的运动轨迹。将投影机设置在漫射板与待测物体之间区域的侧面，在保证投影机不遮挡红外光线的同时，确保投影机灯泡发出的强光不会干扰到待测物体的行为，提高行为测试的准确度。
在一个实施例中，可以用支架53将投影机连接在漫射板的边沿，向待测物体方向伸出，从而避免投影机遮挡播放装置播放的图像，以及避免投影机遮挡红外光线。在一个实施例中，支架53为可伸缩支架，便于根据需要灵活调节投影机与漫射板的位置关系。
在一个实施例中，投影机52为短焦投影机，能够在较短的距离内在漫射板51上投射出预定大小的图像。在一个实施例中，短焦投影机需要在20cm的距离内保证投影面积不小于80cm*80cm。采用这样的投影机能够降低对漫射板与待测物体之间距离的要求，减小行为检测系统的体积的同时，保证待测物体能够近距离的看到播放的图像，确保图像对于待测物体的影响。
在一个实施例中，采用反射式投影机向漫射板51投射图像。由于鱼眼式的短焦投影机会产生图像畸变，采用反射式投影机能够提供更好的图像呈像质量，提高行为测试的准确度。
在一个实施例中，红外光源2可以为红外灯珠光源板，位于播放装置5相对于待测物体1的相反侧，向待测物体1方向投射红外光线4。这样的红外光源光线较为分散、均匀，能够使得红外图像呈像均匀，有利于待测物体轨迹分析。特别是当红外光线4穿透漫射板51后，红 外光线4被进一步均匀化，进一步提高了红外图像的呈像均匀化程度。在一个实施例中，红外灯珠光源板的尺寸可以为48cm*48cm左右，由100颗LED红外灯珠等距离排列组成，每10颗灯珠串联成一组，组与组之间并联。这样的尺寸有利于对于斑马鱼一类的待测物体的行为测试。
在一个实施例中，红外光源2的发光波长为930nm～950nm，优选940nm。同时，红外摄像机具有940nm窄带红外线高透滤光镜。由于波长940nm的红外光珠红暴现象较弱，能够得到更清晰的红外图像，达到更好的测试效果。
在一个实施例中，如图4所示，6为光漫射箱，待测物体1位于光漫射箱6与红外摄像机3之间。光漫射箱6朝向待测物体1的一面为漫射板51。光漫射箱6内部有红外光源2，红外光源2可以是红外灯珠光源板，红外光源2向待测物体方向投射红外光线4，红外光线4经漫射板51进一步均匀化后到达待测物体。在一个实施例中，光漫射箱6为PC材质，外尺寸为50cm*50cm*5cm，面向待测物体1的一面做磨砂处理。这样的光漫射箱在成本较低，制作工艺较为简单，便于制作应用。在一个实施例中，在光反射箱6的边沿可以利用支架固定反射式投影机。
这样的行为测试系统中，将红外光源、漫射板集中在光反射箱中，一方面有利于减小行为测试系统的体积，另一方面使得系统组装方便，易于配置使用。
在一个实施例中，红外摄像机可以由红外滤光镜头和摄像机构成，其中，红外滤光镜头的透光波段与红外光源的波段相匹配，从而使得摄像机只能接收到红外光源对应波段的红外图像，方便根据待测物体移动过程中对红外光线的遮挡变化确定待测物体的运动轨迹。摄像机可以为工业级高速摄像机，如基于CCD(Charge-coupled Device，电荷耦合元件)芯片的IEEE-1394接口的高速黑白工业相机，图像采集速度不低于25帧/秒，通过C/CS接口接红外高透滤光镜头。这样的摄像机能够以较高的频率拍摄视频图像，从而保证得到更加准确的待 测物体的运动轨迹。
在一个实施例中，可以在图像播放的同向采用如图1所示的行为测试系统进行红外图像的采集。为了采集待测物体在垂直于图像播放的方向的运动轨迹，可以在垂直于图像播放的方向配置摄像机，采集垂直于图像播放的方向上的待测物体的图像，由于在该方向不存在播放的图像，背景图像造成的影响小，因此采用普通摄像机采集的图像即能够实现该方向上运动轨迹的提取。这样的行为测试系统能够在相互垂直的两个方向上采集图像，得到待测物体在相互垂直的两个面的运动轨迹，进而能够得到物体在三维空间的运动轨迹，从而得到更为准确的待测物体运动轨迹，有利于提高行为分析的准确性。
在一个实施例中，可以在相互垂直的两个方向均采用如图1所示的行为测试系统进行图像采集。如图5所示，第一红外光源21向待测物体1的方向投射红外光线4，播放装置5向待测物体1的方向播放图像，第一红外摄像机31采集包括待测物体1的红外图像。在待测物体1垂直于第一红外光源21的红外光线4投射方向的侧面具有第二红外光源22，能够向待测物体1投射红外光源4。在一个实施例中，到达待测物体1的红外光线4为均匀红外光线。待测物体1位于第二红外光源22与第二红外摄像机32之间，第二红外摄像机32能够拍摄第二红外光源22的红外光线经待测物体遮挡后的红外图像。
这样的行为测试系统能够采集相互垂直的两个面的红外图像，从而便于对红外图像进行处理后得到待测物体在三维空间的运动轨迹，有利于提高行为分析的准确性。
在一个实施例中，可以在第一红外光源21与待测物体1之间配置第一播放装置，向待测物体1方向播放图像；也可以在第二红外光源22与待测物体1之间配置第二播放装置，向待测物体1方向播放图像；或者在第一红外光源21与待测物体1之间，以及在第二红外光源22与待测物体1之间均配置播放装置，从而能够营造更加真实的环境，获得待测物体在空间的运动轨迹，分析待测物体对更加丰富的环境的反应。
在一个实施例中，如图6所示。短焦投影机52从主机7获取需要播放的图像，如利用短焦投影机52的VGA输入接口采用VGA视频连接线与主机7相连接，并投影在光漫射箱6侧面的漫射板51上。光漫射箱6内部的第一红外光源21向待测物体1的方向投射红外光线4，经漫射板51均匀化后投射在待测物体1上。第一红外摄像机31可以通过支架固定，拍摄包括待测物体1的红外图像。在与第一红外摄像机31采集的红外图像平面垂直的方向上，第二红外光源22向待测物体1投射红外光线4，红外光线4经设置在第二红外光源22上方的漫射板51均匀化后到达待测物体1。在一个实施例中，也可以采用设置有第二红外光源22的光漫射箱从该方向上向待测物体1投射红外光线4。红外摄像机32可以通过悬挂支架固定，拍摄包括待测物体1的红外图像。第一红外摄像机31、第二红外摄像机32拍摄的红外图像可以通过图像处理装置8进行分析处理，分别得到物体在红外图像的呈像平面的运动情况。图像处理装置8中可以配置有视频采集卡、视频采集及行为分析软件。由于两红外图像的呈像平面相互垂直，因此，图像处理装置8可以得到待测物体1在三维空间的运动情况。
这样的行为测试系统能够根据需要提供播放的图像，利用红外光线和红外图像得到待测物体对于播放的图像的反应，由于消除了背景图像的影响，得到的运动轨迹更加清晰；在得到相互垂直的两个呈像平面的红外图像的情况下，能够确定待测物体在三维空间的运动轨迹，从而实现对待测物体行为的更加准确、全面的分析。通过变换主机提供给播放装置的图像场景，能够得到真实全面的场景变换与动物行为之间的研究数据。
本实用新型的行为测试系统的运行方法的一个实施例的流程图如图7所示。
在步骤701中，利用红外光源从待测物体的侧面向待测物体投射红外光线。在一个实施例中，待测物体可以是位于行为测试盒中的动物，如斑马鱼等。在一个实施例中，到达待测物体的为均匀的红外光线，这样有利于红外摄像机捕捉到均匀的红外图像。
在步骤702中，在待测物体相对于红外光源的相反侧通过红外摄像机拍摄待测物体区域的红外图像。在一个实施例中，可以采用如图1所示的行为测试系统，待测物体位于红外光源与红外摄像机之间，红外光源向待测物体投射红外光线，红外摄像机朝向待测物体方向拍摄红外图像，红外图像中包括待测物体。
通过这样的方法，能够采用红外光源照射和红外图像采集的方式获得包括待测物体的红外图像，从而能够排除背景图像的影响，利用待测物体对红外光线的遮挡造成的红外图像的变化得到清晰的待测物体运动轨迹，提高了待测物体行为轨迹采集的准确性。
本实用新型的行为测试系统的运行方法的另一个实施例的流程图如图8所示。
在步骤801中，在待测物体与红外光源之间，通过播放装置向待测物体方向播放图像。
在步骤802中，利用红外光源从待测物体的侧面向待测物体投射红外光线，红外光源发出的红外光线能够穿透播放装置并到达待测物体。
在步骤803中，在待测物体相对于红外光源的相反侧通过红外摄像机拍摄待测物体区域的红外图像。
通过这样的方法，能够利用播放装置播放图像，观测待测物体对于图像的反应。由于红外光线能够透过播放装置，采用红外光源照射和红外光源采集的方式获得包括待测物体的红外图像，能够排除播放装置中播放的静止或变化的图像对摄像机采集到的图像造成影响，从而能够根据红外图像确定待测物体的运动轨迹，为实现待测物体对于场景反应的分析提供数据基础。
在一个实施例中，播放装置可以由投影机和漫射板组成，投影机位于漫射板与待测物体之间区域的侧面，向漫射板朝向待测物体的一面投射图像，从而保证红外光线能够穿过漫射板到达待测物体，确保红外摄像机采集的红外图像能够反映待测物体的运动轨迹。将投影机设置在漫射板与待测物体之间区域的侧面，在保证投影机不遮挡红外 光线的同时，确保投影机灯泡发出的强光不会干扰到待测物体的行为，提高行为测试的准确度。
在一个实施例中，投影机为短焦投影机，能够在较短的距离内在漫射板上投射出预定大小的图像。在一个实施例中，短焦投影机需要在20cm的距离内保证投影面积不小于80cm*80cm。采用这样的投影机能够降低对漫射板与待测物体之间距离的要求，减小行为检测系统的体积的同时，保证待测物体能够近距离的看到播放的图像，确保图像对于待测物体的影响。
在一个实施例中，采用反射式投影机向漫射板投射图像。由于鱼眼式的短焦投影机会产生图像畸变，采用反射式投影机能够提供更好的图像呈像质量，提高行为测试的准确度。
在一个实施例中，红外摄像机可以由红外滤光镜头和摄像机构成，其中，红外滤光镜头的透光波段与红外光源的波段相匹配，从而使得摄像机只能接收到红外光源对应波段的红外图像，方便根据待测物体移动过程中对红外光线的遮挡变化确定待测物体的运动轨迹。
本实用新型的行为测试系统的运行方法的又一个实施例的流程图如图9所示。
在步骤901中，利用两个红外光源从待测物体相互垂直的两个侧面分别向待测物体投射红外光线。
在步骤902中，在待测物体相对于两个红外光源的相反侧分别拍摄待测物体区域的红外图像。
通过这样的方法，能够采集相互垂直的两个面的包括待测物体的红外图像，从而得到更为准确的待测物体运动轨迹，有利于提高行为分析的准确性。
在一个实施例中，可以在两个红外光源与待测物体之间分别配置播放装置，从而能够营造更加真实的环境，获得待测物体在空间的运动轨迹，分析待测物体对更加丰富的环境的反应。
本实用新型的行为测试系统的运行方法的再一个实施例的流程图如图10所示。
在步骤1001中，利用两个红外光源从待测物体相互垂直的两个侧面分别向待测物体投射红外光线。
在步骤1002中，在待测物体相对于两个红外光源的相反侧分别拍摄待测物体区域的红外图像。
在步骤1003中，根据呈像平面相互垂直的两红外图像进行各自对应平面的图像分析和轨迹提取，并根据待测物体在两个平面的运动轨迹得到待测物体在三维空间的运动轨迹。
通过这样的方法，在得到相互垂直的两个呈像平面的红外图像的情况下，能够确定待测物体在三维空间的运动轨迹，从而实现对待测物体行为的更加准确、全面的分析。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。