動(dòng)物行為研究新技術(shù)——VISIR動(dòng)物行為觀測(cè)分析系統(tǒng)案例

VISIR是由北京易科泰生態(tài)技術(shù)有限公司提供的動(dòng)物行為研究系統(tǒng)，具備視頻跟蹤、行為分析、溫度測(cè)量成像等多重功能。系統(tǒng)基于可見(jiàn)光（VIS）與長(zhǎng)波紅外熱成像技術(shù)（IR），由可見(jiàn)光攝像頭、紅外熱成像儀、動(dòng)物行為分析軟件、動(dòng)物活動(dòng)室/池等組成。通過(guò)可見(jiàn)光數(shù)碼攝像頭及長(zhǎng)波紅外熱成像錄制數(shù)碼視頻，并通過(guò)軟件在計(jì)算機(jī)上根據(jù)反差法或背景減除法的原理和紅外熱成像溫度測(cè)量技術(shù)對(duì)視頻中的目標(biāo)動(dòng)物（單個(gè)或多個(gè)）、動(dòng)物不同部位進(jìn)行行為分析、溫度時(shí)空分布分析。

VISIR系統(tǒng)的核心之一是紅外熱成像技術(shù)。紅外熱成像是記錄地球上任何物體釋放的、在電磁波譜中處于紅外波段的光并且對(duì)其成像的技術(shù)。物體和生命體的屬性和狀態(tài)能夠通過(guò)它們表面的溫度分布圖像來(lái)衡量。熱成像的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，例如工業(yè)、安防、軍事、科研等。在自然科學(xué)研究中，相較于其他方法，熱成像技術(shù)提供了一種安全、無(wú)損傷的測(cè)量和數(shù)據(jù)獲取手段，而且在人類醫(yī)學(xué)和獸醫(yī)學(xué)、生態(tài)學(xué)、動(dòng)物學(xué)等領(lǐng)域已有大量的應(yīng)用。

在動(dòng)物行為學(xué)研究領(lǐng)域，紅外熱成像配合可見(jiàn)光成像可用來(lái)測(cè)量處于脅迫條件下、進(jìn)行不同類型的行為時(shí)的體溫變化，并對(duì)特定行為進(jìn)行識(shí)別和活動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行分析。我們可以通過(guò)以下3個(gè)案例了解紅外熱成像技術(shù)在動(dòng)物行為領(lǐng)域的應(yīng)用。

研究案例1 靈長(zhǎng)類面部表情和生理研究

日本京都大學(xué)類人猿研究院的中山借助紅外熱成像技術(shù)發(fā)現(xiàn)在有潛在威脅的人（如手持抓捕網(wǎng)、身著實(shí)驗(yàn)服的工作人員）在場(chǎng)時(shí)，獼猴通過(guò)露齒和其他面部表情表達(dá)它們的負(fù)面情緒，同時(shí)獼猴鼻區(qū)的溫度在10-30s內(nèi)顯著下降。中山等人據(jù)此判斷：鼻區(qū)溫度的降低能夠作為非人類靈長(zhǎng)類情緒從中性到負(fù)面變化的一個(gè)可靠和準(zhǔn)確指標(biāo)。

研究案例2 面部的可視化溫度測(cè)量

捷克馬薩里克大學(xué)醫(yī)學(xué)院對(duì)年齡在20-30歲之間的12名志愿者（4名男性和8名女性），攝入約一茶匙的辣椒提取物（1.17g，約0.0587g純辣椒素），在攝入前后利用紅外熱成像進(jìn)行面部和頸部可視化的溫度測(cè)量。觀察到口腔區(qū)域、眼角、頸部、鼻子區(qū)域、正面區(qū)域等各區(qū)域溫度均升高，口腔區(qū)域升高得非常明顯。同時(shí)，觀察到喜歡辣味的人比不吃辣的面部溫度上升幅度小，上升較慢。

研究案例3 嚙齒類動(dòng)物社會(huì)等級(jí)和撕咬行為的識(shí)別

紅外熱成像技術(shù)能夠?yàn)樽R(shí)別嚙齒類動(dòng)物社會(huì)等級(jí)和撕咬等行為提供依據(jù)。如下左圖中的一對(duì)雄性大鼠，左側(cè)個(gè)頭大，鼠尾溫度也高。鼠尾溫度高，意味著鼠的自信心更強(qiáng)、更無(wú)畏，攻擊性更高，社會(huì)等級(jí)也更高。

而撕咬行為很難通過(guò)人眼觀察到，因?yàn)樗鼤?huì)在嚙齒類動(dòng)物身體接觸甚至遮擋的時(shí)候快速發(fā)生。但是被攻擊者的毛發(fā)上殘留的唾液會(huì)失去溫度，據(jù)此通過(guò)熱成像就能夠輕易發(fā)現(xiàn)。如右下圖中的左側(cè)，鼠身上的藍(lán)色斑點(diǎn)（低溫區(qū)）即為撕咬留下的唾液。

VISIR動(dòng)物行為觀測(cè)分析系統(tǒng)

北京易科泰生態(tài)技術(shù)有限公司為您提供人、猴、大小鼠等動(dòng)物的行為研究的VISIR系統(tǒng)——Thermo-RGB醫(yī)學(xué)雙光紅外熱成像儀+專業(yè)動(dòng)物行為分析軟件。

Thermo-RGB相機(jī)集成全高清RGB鏡頭和紅外熱成像鏡頭，雙鏡頭可同時(shí)成像并顯示和錄制視頻。

該相機(jī)具備以下優(yōu)點(diǎn)，能滿足您的研究需求：

高溫度靈敏度：0.03℃，高于0.03℃的溫度差異即可分辨出來(lái)。

高空間分辨率：640×512，成像清晰，效果好。

高精度高穩(wěn)定性：精度±1℃，提供的黑體校準(zhǔn)套件能夠保證溫度的實(shí)時(shí)校準(zhǔn)，從而保證測(cè)溫的精確和穩(wěn)定。

窄測(cè)溫量程：0-50℃，保證測(cè)量精度。于面部、人體、猴、大小鼠等溫度測(cè)量。

高溫/低溫報(bào)警：配套軟件支持兩級(jí)彩色警示功能，將溫度異常的部位用醒目顏色表示出來(lái)。

優(yōu)質(zhì)的數(shù)碼可見(jiàn)光相機(jī)：1920×1080，3D降噪，自動(dòng)對(duì)焦。能夠拍攝出出色的RGB圖像，輔助紅外熱成像使用，也可對(duì)嚙齒類動(dòng)物的行為進(jìn)行跟蹤記錄，使用動(dòng)物行為分析軟件分析。

對(duì)于動(dòng)物個(gè)體或者多只動(dòng)物，Thermo-RGB醫(yī)學(xué)雙光紅外熱成像儀記錄的可見(jiàn)光視頻和紅外熱成像視頻，可使用動(dòng)物行為分析軟件基于身體顏色和溫度假彩色對(duì)目標(biāo)進(jìn)行識(shí)別區(qū)分，進(jìn)一步分析獲得行為學(xué)參數(shù)，如移動(dòng)距離、速度和速率、加速度、移動(dòng)方向、取向、移動(dòng)方向和取向變化速率、活動(dòng)/非活動(dòng)時(shí)間和比例、個(gè)體間距離（IID）、區(qū)域訪問(wèn)次數(shù)和停留時(shí)間等。