基于移动终端的稻田飞虱调查方法

【目的】建立一种基于移动终端的稻田飞虱调查方法,以减轻测报人员劳动强度,提高稻田飞虱调查的客观性,实现稻飞虱调查结果可追溯。【方法】利用Android相机、可伸缩手持杆和装载控制相机APP的Android手机研制了稻田飞虱图像采集仪。在Android开发环境下,利用socket通信和视频编码等技术,实现Android相机的视频采集与编码模块、视频传输模块和相机命令控制模块等。利用Android NDK开发和Java web等技术,实现手机端的视频预览模块、手机控制模块、图像上传模块等。相机实时拍摄的视频将压缩成H.264格式,通过RTSP/RTP协议控制其传输至手机端。手机端通过解压缩,实现实时预览相机所拍摄的视频,并控制相机拍摄水稻茎基部飞虱图像,同时将图像传输到手机端。稻飞虱识别算法部署在云服务器上。手机端可选择稻飞虱图像上传至云服务器,云服务器运行稻飞虱自动识别算法,结果返回至手机端。【结果】基于移动终端的稻田飞虱调查方法利用手机可以实时预览相机拍摄的水稻茎基部飞虱画面,控制相机拍照。云服务器上稻飞虱自动识别算法对图像中的飞虱平均检测率为86.9%,虚警率为11.2%;对稻飞虱各虫态平均检测率为81.7%,虚警率为16.6%。【结论】基于移动终端的稻田飞虱调查方法可以便捷地采集到水稻茎基部飞虱图像,实现稻田飞虱不同虫态的识别与计数。该方法可大大减轻测报人员的劳动量,避免稻飞虱田间调查的主观性,实现稻飞虱田间调查的可追溯。     

体外循环血栓非侵入在线电阻抗成像方法

目的 在体外循环系统中,血栓的在线检测和可视化具有重要意义。本文提出了基于电阻抗成像（EIT）的体外循环血栓非侵入在线检测方法。方法 首先通过联合仿真研究了传感器尺寸对成像效果的影响。其次,根据仿真结果设计了直径为20 mm的16铜质电极EIT传感器,搭建了循环流动实验平台,并设计了静态和循环流动实验。使用尺寸为3～6 mm的猪血块代替血栓,将血块置于新鲜猪血样本中,采用Tikhonov正则化算法进行成像。将3 mm和5 mm的血块分别置于循环系统中,重建血块在传感器截面的大小和位置图像,并与高速相机拍摄结果进行对比。结果 仿真结果显示当目标物与传感器面积比（AR）不小于0.01时,传感器直径为20 mm和30 mm对应的图像相关系数（IC）均大于0.06,成像效果较好。静态成像结果显示,相对尺寸覆盖率误差（RCR）小于等于0.1。循环流动实验显示,血块经过传感器时,检测到归一化后的相对电导率变化值分别为80和200,结果显示该方法能够检测到循环系统中的血块。结论 该方法具有实时性和非侵入的优点,有望应用于体外血栓的检测。     

免疫传感器用于堆肥复杂系统监测的研究进展

随着免疫测定技术与传感技术的发展以及堆肥法在固体废物处理中的日益受重视,将免疫传感器从环境监测中细化到堆肥化过程中的监测,实时、在线测定,具有现实意义.本文将堆肥复杂系统组分按其物理性质,分为固相、液相、气相三类,着重介绍免疫传感器在其中的应用和发展状况, 综述了近年来用于痕量有害物质检测的免疫传感器的最新研究成果,并探讨了免疫传感器在环境监测中的应用和发展方向。     

野生动物多样性监测图像数据管理系统CameraData介绍

红外相机的应用获得了海量野生动物物种分布和行为的数据信息。然而,如何存贮和管理这些图像数据,并及时提供给研究者、管理决策部门和公众,已成为野生动物监测所面临的新问题。为此,中国科学院动物研究所组织研发了图像数据管理系统CameraData(http://cameradata.ioz.ac.cn)。这是一个开放的网络交互式平台,用于收集和管理通过红外相机所拍摄的野生动物图像数据,集成了野生动物图像数据规范存贮、标准化分析和共享功能。该系统的目标在于促进野生动物图像数据的快速分析和充分利用,为野生动物研究、保护和管理等提供服务。本文对其功能模块、主要构成和使用注意事项等进行了简要介绍。     

AGFA Drystar 5500干式相机图像质量控制

在医院集中式DICOM医用打印系统中,一台高速DICOM打印机往往连接着多台DICOM主机。由于各主机对输出图像的质量要求不同,如何在打印机端适应主机的要求,控制打印图像质量,是得到令人满意的胶片输出的医用图像的关键。本文以AGFADrystar5500干式相机为例探讨该DICOM医用打印机的图像控制原理和方法,以及在临床上的实际应用。     

自然保护区生物标本资源共享子平台红外相机数据库建设进展

红外相机技术在野生动物调查研究中得到广泛应用, 其发展和普及为中国自然保护地生物多样性保护带来了诸多机会。为进一步推广该技术在我国自然保护地野生动物监测中的应用, 中国林业科学研究院森林生态环境与保护研究所在自然保护区生物标本资源共享子平台增设野生动物红外相机数据库专栏, 并通过门户网站“中国自然保护区生物标本资源共享平台” (http://www.papc.cn/)对外发布, 向公众开放, 可以随时查阅、下载信息。本文重点介绍了该平台的野生动物红外相机数据库建设进展, 包括所监测的自然保护区、监测方案、数据规范存储、标准化分析、成果介绍、工作计划等内容。2010-2019年间, 该平台使用红外相机调查技术在全国13个不同类型的保护地开展兽类和鸟类资源调查, 累计27.25万个有效工作日, 共拍摄到8.41万张独立图像, 经鉴定有80种野生兽类和200种野生鸟类, 并利用这些数据对野生动物行为、稀有物种探测、人为干扰, 以及气候变化影响等方面进行研究, 取得了重要的阶段性成果。下一步, 子平台牵头单位将筹建自然保护地红外相机数据共享平台, 制定红外相机调查设计、监测技术、数据格式等统一标准化方案, 逐步完善我国自然保护地野生动物红外相机监测网络。     

医学图像中的边缘分析

根据医学图像处理的要求,需要将图像划分若干区域,其划分过程要求迅速、精确。本文结合实际经验,介绍了图像分割的重要方法——边缘提取,并着重分析了其中边缘检测和边缘跟踪的过程和方法,同时还给出了用计算机模拟得到的边缘提取的结果。     

红外相机监测目标物种的一种自动化检测方法：以绿尾虹雉为例

红外相机是目前在野生动物资源调查和监测中的一种重要手段和工具,但对其采集的海量影像数据的甄别和所拍获物种的鉴定工作费时费力。为解决红外相机影像数据量庞大、无法自动识别目标物种、人为检索繁琐、以及卷积神经网络方法的检测效率和鉴别正确率低等问题,本文对红外相机采集的11万余张图像进行筛选,以绿尾虹雉Lophophorus lhuysii为例,运用协同注意力机制,提出一种针对红外相机影像数据中目标物种的自动化检测方法。实验结果表明,该方法对绿尾虹雉图像与视频的识别准确度达到99.62%。本文提出的方法能够提高对检测目标物种的识别率,降低人力成本,有利于指导野生动物的监测和保护。     

激光相机的校准

医用激光相机是在80年代中期兴起的一种新的数字成像技术。由于激光成像的灰阶度明显地大于视频成像,再加上沿用的CRT式多幅相机获取的图像易受萤光体、失真度及亮度变化的影响,从而导致像质下降等缺陷。因此目前激光相机已逐步取代多幅相机而成为医学影像技术的标准硬拷贝装置。但是,激光相机的校准是否合适,对获得优质图像至关重要。本文以杜邦LP400、300激光相机为例,推荐规范化的校准方法。     

新一代植物表型组学的发展之路

随着多种植物全基因组测序的完成, 科研人员越来越认识到植物表型研究的重要性, 并将其提升至“组学”的高度。植物表型组学是研究植物生长、表现和组成的科学, 能够有效追踪基因型、环境因素和表型之间的联系, 是突破未来作物学研究和应用的关键领域。该文介绍了植物表型采集分析经历的从手工测量计数的初始阶段到特定测量工具的辅助阶段再到高通量表型组学3个阶段; 提出了推动植物表型采集分析发展的3个要素: 表型组学研究设施、表型采集技术及图像数据分析方法; 进而详细阐述了表型组学设施的发展、国际上代表性的设施平台情况以及表型采集传感器和图像数据分析方法的发展, 并展望了植物表型组学未来的研究方向。     

新一代植物表型组学的发展之路

随着多种植物全基因组测序的完成, 科研人员越来越认识到植物表型研究的重要性, 并将其提升至“组学”的高度。植物表型组学是研究植物生长、表现和组成的科学, 能够有效追踪基因型、环境因素和表型之间的联系, 是突破未来作物学研究和应用的关键领域。该文介绍了植物表型采集分析经历的从手工测量计数的初始阶段到特定测量工具的辅助阶段再到高通量表型组学3个阶段; 提出了推动植物表型采集分析发展的3个要素: 表型组学研究设施、表型采集技术及图像数据分析方法; 进而详细阐述了表型组学设施的发展、国际上代表性的设施平台情况以及表型采集传感器和图像数据分析方法的发展, 并展望了植物表型组学未来的研究方向。     

红外相机技术在我国野生动物监测中的应用: 问题与限制

红外相机(camera traps)作为对野生动物进行“非损伤”性采样的技术, 已成为研究动物多样性、种群生态学及行为学的常用手段之一。其发展和普及为中国野生动物多样性和物种保育研究带来了诸多机会。如今, 国内大多数自然保护区都在运用红外相机技术开展物种监测工作。本文结合20年来已发表的相关研究, 从内容、实验设计以及发展趋势方面, 总结了目前红外相机技术在应用过程中出现的共性问题; 并就相机对动物的干扰性、影像识别、研究的适用范围及安全保障四个方面, 对该项技术在实践中存在的限制进行了探讨。最后结合红外相机技术未来的发展方向, 提出了建立技术规范、数据集成和共享、影像数据版权维护、提高监测效率等问题。     

视网膜单细胞成像技术研究

建立了一台基于37单元变形镜、Shack-hartman波前像差传感器和12位科研级CCD相机的自适应光学视网膜相机。采用一个中心波长为679nm的超辐射二极管(SLD)作为相机的光源,通过将超辐射二极管和多模光纤耦合,显著减小了SLD光源的空间相干性,从而消除了散斑噪声对成像的影响。多模光纤的输出提供了一种高亮度、均匀照明的光源,使人眼视网膜单细胞成像的速度达到4．8幅／秒。     

用菌紫质薄膜传感器进行图像边缘检测的研究

应用菌紫质人工沉淀膜所具有的与动物视网膜类似的微分光电响应特性,以该人工膜为传感器构建了一个可检测图像边缘的原理系统,并成功地检测到了简单图像的边缘。本文的结果除进一步说明了菌紫质分子在图像技术中的应用前途外,还说明了这种分子在视觉功能模拟和人工视觉等方面的良好应用前景 。     

基于自适应光学的视网膜单细胞光学相干层析成像技术

介绍了一种基于CCD相机的并行光学相干层析成像技术,将所建立的层析成像系统和自适应光学视网膜相机结合。利用一维光学相干层析系统对人眼视网膜进行追踪并控制相干门在视网膜内的位置,利用基于CCD相机的二维光学相干层析成像系统记录视网膜的干涉图像。用眼模型和牛眼视网膜组织对系统进行了测试,通过将4幅干涉图像的获取时间控制在7 ms以内来减少视网膜运动对成像的影响;系统的轴向点扩展函数和灵敏度分别达到10 μm和76 dB。实验结果表明,所建立的基于自适应光学的视网膜光学相干层析成像系统的空间分辨率和灵敏度远远高于其它基于自适应光学的视网膜成像技术。     

基于深度学习的红外相机动物影像人工智能识别：以东北虎豹国家公园为例

为解决大量红外相机监测影像数据量庞大、亟待快速和自动识别的问题,本研究以东北虎豹国家公园为例,应用卷积神经网络,通过深度学习算法对红外相机影像实现物种自动识别。本研究选择8个物种的红外相机视频影像,以50帧率均匀采集成图片格式,每个物种筛选不同角度、不同环境条件的图片,建立图片数据集,训练集2 074张,测试集519张。对图片进行目标打框、信息标注,选用darknet框架下的YOLO v3模型进行训练,首先不区分昼（RGB）夜（灰度）图像进行训练,再区分昼夜进行训练,最后分别对昼夜图像利用微调（fine-tune）进行训练。研究初步结果显示,基于YOLO v3模型对自然条件下拍摄的红外相机图像进行物种自动识别能够一定程度减轻人力负担,但其效果还需通过完善数据集进行提升。fine-tune在小数据集时或可作为辅助。模型对8个物种识别的平均精确率达到 84.9%~96.0%,且模型收敛。       

梵净山黔金丝猴与藏酋猴冬春季生态位分化初探

同域物种的共存往往是通过生态位分化实现的,黔金丝猴（Rhinopithecus brelichi）和藏酋猴（Macaca thibetana）为梵净山同域分布物种。为了理解二者的生态位分化关系,2020年12月至2021年6月通过在梵净山保护区安放的24台红外相机进行冬春季的野外监测,发现有18台相机捕获到藏酋猴,4台相机捕获到黔金丝猴,有3台相机对二者均有捕获。总共获得了黔金丝猴的照片23张,事件发生8次;藏酋猴的照片373张,事件发生95次;未捕获到黔金丝猴和藏酋猴同一时间段出现。通过海拔高度、采食行为、出现时间这些数据对二者生态位分化进行了分析,得到了同域分布的这两种灵长类动物生态位分化模式。调查结果显示,虽然梵净山冬春季黔金丝猴和藏酋猴的分布区域存在部分重叠,但黔金丝猴活动高峰早于藏酋猴约2 h;黔金丝猴更倾向于树上取食,藏酋猴更倾向于地上取食,避免了直接在食物资源上的竞争。二者通过活动节律和觅食策略差异实现生态位分化,从而更好地适应生存环境,以实现同域共存状态。     

DNA芯片制作原理及其杂交信号检测方法

文章讨论了DNA芯片的制作原理和杂交信号的检测方法。依其结构,DNA芯片可分为两种形式,DNA阵列和寡核苷酸微芯片。DNA芯片的制作方法主要有光导原位合成法和自动化点样法。DNA芯片与标记的探针或DNA样品杂交,并通过探测杂交信号谱型来实现DNA序列或基因表达的分析。适应于DNA芯片的发展,同时出现了许多新型的杂交信号检测方法。主要有激光荧光扫描显微镜、激光扫描共焦显微镜、结合使用CCD相机的荧光显微镜、光纤生物传感器、化学发生法、光激发磷光物质存储屏法、光散射法等。     

基于红外相机技术对广东车八岭国家级自然保护区大中型兽类与雉类的编目清查与评估

近年来, 红外相机技术已被广泛应用于国内外自然保护地内地栖鸟兽的物种编目和动态评估。本文以广东车八岭国家级自然保护区为例, 探讨基于红外相机技术如何进行保护区全境大中型兽类和雉鸡类的物种编目清查与评估。通过对车八岭保护区全境为期1年的调查, 共记录兽类和雉鸡类18种, 其中兽类15种, 鸡形目鸟类3种。基于物种累计曲线, 采用全年数据所需的最小调查网格数、最少调查相机日均要少于雨季或旱季, 而旱季调查需要的最小调查网格数和最少调查相机日比雨季更少。通过红外相机图像数据获得了车八岭保护区的大中型兽类和地栖雉鸡类物种名录、物种丰富度、每个物种的相对多度、分布图和凭证标本等重要内容。     

湖南八大公山发现长尾地鸫

正在对湖南八大公山国家级自然保护区野生动物科学考察的过程中,我们采用了红外相机(Ltl-6210MC,Ltl Acorn,珠海市猎科电子有限公司)陷阱法。其中,安放在天平山保护站的第676号相机(位点坐标:29°46′46.11″N,110°5′44.63″E,海拔1 463 m)分别于2015年11月26日、11月28日和12月19日拍摄到1种鸫科鸟类(图1)。其主要形态特征为:上体呈单一