Устройство для слежения за движением живых организмов

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЛЕЖЕНИЯ ЗА ДВИЖЕНИЕМ ЖИВЫХ ОРГАНИЗМОВ, содержащее телевизионную камеру и блок слежения, отлич-ающееся тем, что, с целью повышения точности отслеживания группы организмов, блок слежения выполнен в виде последовательно соединенных блока дискриминаторов, матрицы строки блока управления и монитора, причем второй выход блока управления соединен с вторым входом блока дискрикмнаторов . 2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок дискриминаторов содержит дискриминатор видеосигнала и последовательно соединенные блок задания порогового напряжения, дискриминатор строчных синхроимпульсов и интегрирующую цепь. 3.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что матрица строки содержит К-сдвиговых регистров , соединенных последовательнопараллельно . 4.Устройство по п. 1, отли (Л чающееся тем, что блок управления содержит последовательно сос: единенные ЭВМ, интерфейс и логический блок, причем интерфейс содержит блок программного обмена и блок прямого доступа в память.. .

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 3(511 A 6 1 B 5 / 1 0

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21 ) 3568316/28-13 . (22) 16.11. 82 (46) 15.05.84. Бгл. 9 18 (72} В.М.Занин и A..Ô.Ëóêèí (71) Тихоокеанский океанологический институт Дальневосточного научного центра АН СССР (53) 615.475(088.8) (56 ) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 639526, кл. А 61 В 5/10.

2. Zent eren J. С., Bevelander 1, С.

1ычегя А.А. Video scanner for

recording locomotory activities of

small animals. †"Neth J.Zool", 1979, 29, Р 2, с.275-280(прототип). (54 )(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЛЕЖЕНИЯ

ЗА ДВИЖЕНИЕМ ЖИВЫХ ОРГАНИЗМОВ, содержащее телевизионную камеру и блок слежения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьпаения точности отслеживания группы организмов, блок слежения выполнен в виде последовательно соединенных блока дискриминаторов, матрицы строки блока управления и монитора, причем второй выход блока управления соединен с вторым входом блока дискриминаторов.

2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок дискриминаторов содержит дискриминатор видеосигнала и последовательно соединенные блок задания порогового напряжения, дискриминатор строчных синхроимпульсов и интегрирующую цепь.

3. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что матрица строки содержит К -сдвиговых регистров, соединенных последовательнопараллельно. (O

С

4. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок управления содержит последовательно соединенные ЭВМ, интерфейс и логичес- С кий блок, причем интерфейс содержит блок программного обмена и блок прямого доступа в память. .

1091906

Изобретение относится к технике измерения координат движущихся живых организмов и может быть применено при изучении двигательной активности одного или группы живых организмов, например рыб. 5

Известно устройство слежения за перемещением животных, в котором применяются ионные датчики и электронная пластина, заряженная отрицательно. При приближении к ионному датчику животного íà его поверхности индуцируется положительный заряд, При этом, в результате электрической индукции, вызывается лавинная ионизация газа датчика и происходит тлеющий разряд, импульс которого после

15 усиления поступает в блок вычисления, и после обработки в нем — на регист— ратор (1 3.

Однако данное устройство позволяет отслеживать перемещение только 20 одного животного и характери зуется ни экой точностью из — за невысокой поме хоз ащище и ности .

Наиболее бли з ким к предлагаемому по технической сущности является 25 видеосканнер для регистрации локомоторной активно:.-.ти мелких животных, состоящий и з телеви зион ной камеры и блока слежения, который перемеща— ется над специальной ареной с помощью электромоторов, управляемых электронной схемой, регистрирующей место нахождения одного животного в каждый данный момент (2 3 ..

Недостатками данного устройства являются низкая скорость слежения за перемещением одного животного, невозможность одновременного отслеживания группы животных, пониженная помехозащищенность, т. е. невысокая точность отслеживания.

Цель изобретения — повышение точности or слеживания группы организмов.

Поставленная цель до сти гается тем, что в устройстве для слежения 45 за движением живых организмов, содержащем телевизионную камеру и блок слежения, блок слежения выполнен в виде последовательно соединен— ных блока дискриминаторов, матРицы

<"троки блока управления и монитора, причем второй выход блока управления соединен с вторым входом блока дискриминаторов.

При этом блок дискриминаторов

55 . содержи т ди скрими натор видеоси гнала и последовательно соеди не нные блок задания порогового напряжения, дискриминатор строчных синхроимпульсов и интегрирующую цепь.

Матрица строки содержит < сдвиго- 0

-б0 вых регистров, соединенных последовательно-параллельно.

Блок управления содержит последовательно соединенные ЭВМ, интерфейс и логический блок, причем интерфейс содержит блок программно|о обмена и блок прямого доступа в память.

На фиг. 1 изображена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг, 2 — схематическое изображение анализируемого кадра; на фиг. 3 функциональная схема блока дискриминаторов; на фиг. 4 — функциональная схема матрицы строки; на фиг. 5 функциональная схема блока управления.

Полный телевизионный сигнал, посгупающий из телекамеры 1, обрабатывается блоком 2 дискриминаторов с целью вь:целения кадровых и строчных синxj>оимпульсoь, необходимых для работы матрицы 3 строки и блока 4 управления. В блоке 2 дискриминаторов lko заданным из блока 4 управле— ния уровням оптической плотности происходит выделение r.èrkooñèãíàëà в бинарном виде гo каждой còðok<Å .

Воз o>k;»ocть автоматическои установки уровня оптичсс><ой плотности в блоке

2,искриминаторов позволяеr резко увеличить помехозащищенность выделения иссле<уомого живого организма за с-<ет автомати чсского выбора наиболее оптимального в этом смысле уровня дискриминации для исследуемого живого opr àíè зма.

Визуализация бинарной матри.„ы

; зоб, ажени живого организма осуществляется при помощи стандартного монитора 5.

Заданный блоком 4 управления интервал части бинарнои информации по мет.<ам на строке уо...уо+k> за— носится со скоростью поступления из телевизио .ной камеры в последо— вательныи сдвиговой регистр матрицы 3 строки. По окончании заполнения бинарная информация из матрицы 3 строки преобразуется из последовательного в последовательнопараллельный код и передается для предварительной обработки в блок 4 управления, Аналогично производится ввод всей матрицы изображения cl размером NM в блок управления со всего телевизионного кадра <> по заданным строкам

Хо...Хо+м.

Блок 4 управления обрабатывает бинарную матрицу изображения с целью определения характерных точек >кивого организма, например для рыбы центр тяжести, голову, хвост, по которым в дальнейшем отслеживается движение живого организма e . При определении характерных точек живого организма в следующем кадре блок управления по ним прогнозирует направление перемещения живого организма и, соответственно, устанавливает для следующего кадра координаты Х * у в рабочем поле телевизион- .1 1 1 ной камеры.

1091906

Лнало1 ичные операции могут выполняться для нескольких живьlх ор гани 3 мов, находящихся в рабочем поле телевизионной камеры, например для живого организма г . Блок 4 управления может работать как автономно, так и в комплексе с ЭВМ.

Ввод и обработка в блоке 4 управления только матрицы изображения, а не всего телевизионного кадра, резко сокращает избыточность инфор}о мации о живом органи зме, одновременно увеличивается помехоустойчивость при слежении за живым организмов, что приводит к увеличению скорости отслеживания живого организма.

Видеосигнал ВИтк, поступающий с телекамеры 1, приходит на первый вход дискриминатора б видеосигнала.

Иа в" îðîé вход дискриминатора 6 видеосигнала поступает аналоговое напряжение Упр БИ из блока 4 управ- 20 ления. Сигналы на выходе дискриминатора 6 появляктся только в случае превышения амплитуды видеосигнала

ВИтк заданного уровня Упр Bli, причем выходной сигнал нормируется по амплитуде, т.е. "0"- амплитуда ВИтк меньше Упр ВИ, "1" — амплитуда ВИтк больше или равна Упр ВИ. В результа,те на выходе дискриминатора видеосигнала получаем бинарную (О или 1} последовательность видеосигналов

ВИ для эаданнои аналоговым напряжением оптической плотности Упр ВИ.

Выделенныи видеосигнал ВИ поступает в блок 4 управления и матрицу 3 строки.

Строчные синхроимпульсы ССИтк, поступающие с телекамеры 1, приходят на первый вход дискриминатора

ССИ 7, а на втором его входе потенциометром 8 задается уровень дискри- 40 минации. Работа дискриминатора 7 аналогична работе дискриминатора 6.

Выделенный строчный синхросигнал

ССИ поступает в блок 4 управления и на интегрирующую цепочку 9, с 45 помощью которой из ССИ выделяются кадровые синхроимпульсы КСИ, поступающие в блок 4 управления.

ЗВМ 10 через интерфе. 11 со схемой программного обмена 12 записывает в устройстве посредством логического блока 13 следующую информацию: в буферный регистр (ЦАП ЭРБ

ЦАП } 14 — код уровня оптической плотности ; в буферный регистр строки У (РБ Уо } 15 — код номера начальной строки матрицы Уо ; в буферный регистр метки X (РБ Хо }16 — код номера начальной меткй матрицы Хо „ в схему прямого доступа в память (ПДП) 17 — начальный код адреса в 60

ОЗУ ЗЬМ, куда записана бинарная информация из матриц строки.

Задним фронтом КСИ триггер устанавливается в состояние "1".Последний разрешает прохождение ССИ через 5 схему И на вход счетчика строк 20

Как только счетчик строк 20 <ос 111òàет до номера начальной строки матрицы Уо, схема сравнения 21 выдает импульс сраьнения, который устанавливает триггер разрешения счета строк в матрице в состояние "1" и сбрасывает триггер 18 в состояние

"0". При этом триггер 18 запрещает дальнейший счет строк в счетчике 20.

При установке триггера 22 в "1" осуществляется перепись кода оптической плотности иэ РБ ЦАП 15 в регистр

ЦАП 23, и далее этот код преобразуется цифро-аналоговым преобразователем

24 в аналоговое напряжение упр ВИ, поступающее ь- блок 2 дискриминаторов; разрешается прохождение ССИ через схему И 25 на счетчик строк матрицы 26.

После того, как регистр 14 отсчи— тает заданное число М строк матрицы, сигнал переполнения с регистра 14 устанавливает триггер 22 в состояние

"0".

Разрешается прохождение сигналов с генератора меток (ГМ} 27 через схему И 28 при условии единичного состояния триггера 29, на счетчик меток 30 и схему И 31. Триггер 28 устанавливает ССИ в состояние "1".

Если триггеры 22 и 29 находятся в состоянии "1", то сигналы с генератора меток 27 через схему

И 28 поступают на ьход счетчика меток 30. Как только счетчик меток

30 достигает номера начальной метки матрицы х11, схема сравнения 32 выдает импульс сравнения, который сбрасывает риггер 33 в состояние

"0", устанавливает триггер 34 в состояние "1" и поступает на схему формирования видеосигнала монитора

35 как передний импульс (ПИ) матрицы.

Установка триггера 34 в состояние

"1" разрешает прохождение сигналов меток через схему И 31 на счетчик меток матрицы 36 и, как сигналы метки строки

36 от<-читает заданное число меток матрицы на строке, сигнала перепол— нения со счетчика 36 ус ганавливает триггер требования ПДП 33 и состояние "1", а триггер 34 — в "0".

Сигнал переголнения поступает на схему 35 как задний импульс (3i1} матрицы строки.

Сигналы метки строки (МС) позволяют осуществить запись видеосигнала

ВИ в бинарном виде в последовательный сдвиговой регистр, разрядность которого равна числу меток на строке в матрице. Окончанию записи соответствует сигнал переполнения со счетчика 36 и появление сигнала "Tpeb

ПДП",которы13 инициирует передачу полученнои информации об объекте на строке в ЗВМ 10 через схему ПДП.

1091906

При передаче информации и э матрицы строки в ОЗУ ЭВМ вся информация о видеосигнале на матрице строки длиной N разрядов разбивается на К слов разрядностью ).. Разрядность определяется форматом слова ЭВМ 10. 5

Обмен с ЭВМ 10 осуществляется следующим образом.

Сигнал "Треб.ПДП" вводит ЭВМ в режим ПДП, при этом перед каждым приемом слова в ОЗУ ЭВМ вырабатыва- IQ ется сигнал "Адрес принят", по которому наращивается ранее заданный начальный адрес ОЗУ ЭВМ в схеме 17 и осуществляется счет принятых в

ЭВМ слоев счетчиком 37. При отсчете

К слов сигнал переполнения со счетчика 37 устанавливает в состояние "0" триггер 33, снижается требование режима ПДП.

После каждого приема слова в ОЗУ

ЭВМ схема ПДП вырабатывает сигнал

"Сдвиг слов", по которому готовится для передачи в ЭВМ следующее слово из матрицы 3 строки.

Так как триггер 21 находится в состоянии "1", то и запись в матрицу строки и перепись из нее в ОЗУ

ЭВМ по заданному адресу повторяется

М раз, т е. введена ь ЭВМ вся информация о живом организме в бинарном виде из матрицы размером М строк,Q на Н меток.

Матрица строки состоит из К сдвиговых регистров разряднос ью соединенных последовательно-параллельно (фиг. 4 ) . 35

Матрица строки работает в двух режимах.

Режим записи бинарной информации производится при последовательном заполнении регистра длиной К „ при следующем состоянии управляющих сигналов; "Сдвиг слов" — неr; "Треб

ПДП" — He ; YiC — есть.

Т.е. по сигналам МС информация о видеосигнале BH последовательно сдвигается от А„(Рг.,)к 0 (Р,К! вплоть до полного заполнения матрицы строки

N = Lk битами.

После того, как матрица строки полностью заполнена, из блока управления поступает сигнал "Треб ПДП" и прекращается поступление МС.

Матрица строки в соответствии с этим преобразуется в параллельно-последовательный сдвиговой регистр.

Передача в ЭВМ производится словами далиной М разрядов. После передачи информации в ЭВМ иэ РгК (ДН 1...ДН).) и з блока управления приходи т си гнал

"Сдвиг слов", по которому осуществляется сдвиг информации вправо на одно слово. При этом информация из

РГ (K-1) подает в РгК и записывается ,qaree в ОЗУ ЭВМ. Сдвиг слов и запись в ОЗУ ЭВМ продолжае тся до п ол ной передачи всех К слов в ОЗУ ЭВМ, при этом в матрице строки останутся во всех регистрах в состоянии "0 ".

Устройство слежения за перемещением группы живых организмов повыщаеr эффективность исследовательских работ в области изучения поведения живого организма, так как позволяет отслеживать движение как макро-, так и микроорганизма или группы живых организмов. При необходимости возможно отслеживание части организма„ например только головы рыбы.

f 091906

ВНИИПИ Заказ -4968

ТиРаж б 88 Подпи сное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул.Проектная, 4