一种视频采集架及装置

1.本实用新型属于生物医学工程领域，具体涉及一种视频采集架及装置。


背景技术：

2.以实验动物为研究对象的行为学分析，包括动物的感知觉测试、运动功能、情绪、学习记忆等行为的观察和分析。当需要对动物的行为进行精细分析时，不能仅仅依靠实时的观察，很多时候甚至需要精确到对视频的每一帧进行反复确认，因此，对动物行为进行全程视频采集必不可少。
3.一方面，在进行动物行为学实验时，为了采集动物行为的视频，需要在行为测试箱上方安装一个摄像头，并将摄像头固定在合适的位置，清晰、高效地获得满足实验要求的视频或图片，保证实验后期的精细分析。在对活体动物进行相关实验时，依据实验动物福利的要求，需要实验在屏障环境内进行。一些研究者会将摄像头直接固定在房间顶板上，导致录制的视频内目标视野很小，不利于对目标的准确提取与分析。还有一部分研究者将一根固定的杆子置于测试装置的上方，但是如果不能置于装置的正上方，往往会导致录制的视频产生严重的形变，分析得到的参数需要额外的矫正。另外，在固定摄像装置时，研究者为了省时且方便拆除，往往使用胶布多层缠绕，这为屏障内房间的消毒杀菌带来了难度，导致微生物的消杀不彻底，为实验环境的安全性带来隐患。
4.另一方面，在进行动物行为学研究时，为了对动物的某一类行为进行精确的定义，往往不能只进行一种行为范式测定，比如，当判断动物是否表现出焦虑情绪，经常需要进行旷场测试、高架十字迷宫测试、明暗箱测试等，只有在两个以上的范式，动物的行为指标出现焦虑倾向，才可判定动物表现出焦虑样行为。为了让动物在不同的范式中具有稳定可靠的行为表现，这些不同的范式的测试箱有明显差异。例如：标准用于小鼠旷场测试的测试箱形状为立方体，尺寸为45cm
×
45cm
×
45cm；高架十字迷宫测试的测试箱由十字交叉的两条开臂和闭臂组成，装置距地高度为50cm，开臂大小为50cm
×
10cm，闭臂大小为50cm
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10cm
×
40cm；明暗箱由明室和暗室组成，明室和暗室的尺寸均为21cm
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21cm
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25cm。
5.现有的用于动物行为学视频采集架主要有以下不足：1)摄像架子仅能用于某一种固定行为范式的视频采集，不具有垂直位置和水平位置的灵活性，当更换范式时，需要使用新的采集架。2)用于视频采集的架子仅支持一个摄像头，不能在一个架子上进行多通道的视频采集。3)当进行行为实验时，不同范式对房间的光照需求有明显的差异，有的范式需要房间处于完全黑暗的状态下，有的需要有至少100lux以上的光照强度，为了满足不同的光照需求，需要在房间的不同位置粘贴灯管，当灯管位置不合适会导致行为箱内产生阴影，亮度不均匀，从而影响动物的行为表现。


技术实现要素：

6.为了解决上述的技术问题，发明人设计了一种动物行为的视频采集架。该采集架的位置可根据实验需要灵活移动，同时调整测试箱内的光线亮度和视频采集摄像头的位
置，实现最优的视频采集效果，提高实验效率。
7.一方面，本实用新型提供一种视频采集架，其与不同摄像头组合能对动物行为学进行视频采集。
8.本实用新型的视频采集架包括：底座、竖杆、第一标尺、横杆、摄像头固定座、第二标尺、灯泡和/或灯管。该视频采集架可根据采集视频的需要移动或调整实际放置的位置，从而获得最佳的视频采集效果。
9.竖杆的底端连接在底座上，竖杆的高度能够调节；
10.竖杆上设置有用于标记高度的第一标尺；
11.横杆连接在竖杆上；优选固定连接或者活动连接；
12.横杆上活动连接摄像头固定座，使得摄像头固定座能沿横杆活动，从而调整摄像头固定座的位置；
13.横杆上设置至少一个所述摄像头固定座；
14.横杆上设置有用于标记摄像头固定座的水平位置的第二标尺；
15.横杆的底部设置用于为视频采集提供光源的灯泡和/或灯管。
16.在本实用新型的一个实施方式中，所述视频采集架包括一个底座、两个竖杆、一个横杆和至少一个摄像头固定座。优选的，两个竖杆分别固定在底座的两端。
17.在本实用新型的一个实施方式中，所述视频采集架包括两个底座、两个竖杆、一个横杆和至少一个摄像头固定座。优选的，两个竖杆分别固定在两个底座上。
18.优选地，所述横杆的两端分别固定或者活动连接在两根竖杆上，进一步优选所述横杆两端分别固定在两根竖杆的顶端。
19.优选地，所述横杆的横截面的外缘边线为规则形状或不规则形状，进一步优选为圆、圆环、工字型、h字型中的任意一种。当所述横杆的横截面为圆或圆环时，所述摄像头固定座能沿所述横杆的轴向旋转，从而扩大摄像头的拍摄角度和范围。
20.在本实用新型的一个实施方式中，在所述横杆上设置水平方向的滑轨，同时在摄像头固定座上设置与滑轨配合使用的凸起或凹槽。通过滑轨与摄像头固定座的相互配合，使得摄像头固定座能沿滑轨在水平方向上灵活滑动，进而带动摄像头在水平方向上灵活移动。
21.优选地，所述第二标尺用于准确定位摄像头固定座上安装的摄像头的水平位置。在进行动物行为学实验时，通过第一标尺和第二标尺能精确测量摄像头的移动距离，从而将摄像头调整到最佳的位置，获得实验的最佳效果。当需要在同一个行为学测试箱内拍摄动物行为时，可以根据第一标尺和第二标尺记录下刻度线的数值，从而在下一次实验时，将摄像头快速、精准地调节至需要的水平位置。
22.优选地，所述摄像头固定座的一端活动连接在横杆上，另一端连接摄像头。进一步优选摄像头固定在所述摄像头固定座的下端面上，所述摄像头固定座能沿横杆在水平方向上滑动，从而带动摄像头沿横杆在水平方向上移动。使得摄像头的位置可根据实验需要相应调整，保证采集的动物行为视频清晰、有效，保证实验结果的准确性和有效性。
23.优选地，所述摄像头固定座能够沿横杆轴向转动。
24.优选地，所述摄像头固定座为中空结构，其横截面的内缘边线形状与所述横杆的形状相适应，使得摄像头固定座套在所述横杆上，或者悬挂在横杆的水平凸起或凹槽上。
25.优选地，所述摄像头固定座上设置定位孔，定位孔的内壁设置与定位螺栓外螺纹匹配的内螺纹。当摄像头固定座的位置调整到动物行为学实验需要的位置时，采用定位螺栓将摄像头固定座固定在所述横杆上。
26.优选地，所述摄像头与所述摄像头固定座可拆卸连接或不可拆卸连接。当两者可拆卸连接时，优选为螺纹连接或卡扣连接，进一步优选为螺纹连接。当摄像头和摄像头固定座不可拆卸连接时，优选为铆钉连接或粘结连接，进一步优选为粘结连接。
27.优选地，所述竖杆为套管组件，进一步优选由至少两根套管组成所述竖杆，套管的数量根据实际应用时竖杆的高度及竖杆的稳定性确定。套管之间通过连接套或者限位机构连接，并且通过连接套或者限位机构调节竖杆的高度，进一步优选采用连接套连接。
28.优选地，所述竖杆上的限位机构由卡槽和限位块组成，或者由螺杆、螺母及内外套管上竖直排列设置的螺纹孔组成。
29.优选地，组成竖杆的套管组件也可以采用液压式升降套筒。
30.在本实用新型的一个实施方式中，竖杆上设置第一标尺，从而能够准确标识竖杆升降的距离，调节竖杆的高度，进一步调节摄像头的高度，更好的满足动物行为学实验的拍摄要求。当需要在同一个行为学测试箱内拍摄动物行为时，可以根据第一标尺记录下刻度线的数值，从而在下一次实验时，将视频采集架快速、精准地调节至需要的高度。
31.在本实用新型的一个实施方式中，为了满足动物行为观察中对不同光线强度的需求，在所述横杆的底部设置用于照明的灯泡和/或灯管，优选所述灯泡或灯管沿横杆等水平间距设置。灯泡或灯管的功率根据实际动物行为的范式及测试箱的形状选择。
32.优选地，所述灯泡或灯管的亮度能根据动物行为视频采集的需要相应调节，亮度调节旋钮设置在所述竖杆上，从而方便控制测试箱内光线的强度，为动物行为学实验提供最佳的照明条件。
33.在本实用新型的另一个实施方式中，所述竖杆与所述底座可拆卸连接或不可拆卸连接。当两者可拆卸连接时，可采用螺纹连接、键连接或销连接中的任意一种，进一步优选为螺纹连接。当所述底座和所述竖杆不可拆卸连接时，可采用铆钉连接或焊接，进一步优选为焊接。
34.优选地，所述底座用于支撑所述视频采集架，进一步优选所述底座的底部设置具有锁定功能的万向轮，从而实现视频采集架的灵活移动，并且可根据需要随时将视频采集架的位置固定。
35.更优选地，所述底座与所述万向轮可拆卸连接或不可拆卸连接。当两者可拆卸连接时，可采用螺纹连接、键连接或销连接中的任意一种，进一步优选为螺纹连接。当所述底座和所述万向轮不可拆卸连接时，可采用铆钉连接、粘结连接或焊接中的任意一种，进一步优选为焊接。
36.在本实用新型的另一个实施方式中，还可以在竖杆上设置水平方向的横梁，在横梁上设置平行的横杆，将摄像头固定座悬挂在两根相邻的横杆上，从而使两根横杆作为摄像头固定座水平移动的滑轨。
37.另一方面，本实用新型还提供一种视频采集装置，其由上述的视频采集架和摄像头组成。
38.优选地，所述摄像头为任一的摄像头，更优选地，所述摄像头为红外摄像头。
39.本实用新型的有益效果：
40.一、本实用新型的视频采集架中的竖杆采用了可升降式的组件，并且在竖杆上设置了第一标尺，从而能够精确、灵活地调整横杆的高度，进而调整摄像头的高度，为动物行为学实验获得准确视频或图片资料奠定了良好的技术基础。
41.二、本实用新型的视频采集架中的横杆上设置了第二标尺，同时在横杆上设置水平方向的滑轨，从而能够精确、灵活地调整摄像头的水平位置，为动物行为学实验获得准确视频或图片资料奠定了良好的技术基础。
42.三，本实用新型的视频采集架中的横杆上设置了等水平间距的照明灯泡或灯管，同时在竖杆上设置亮度调节的旋钮，能够根据动物行为学实验需要调节不同范式的测试箱内光线强度，从而为获得准确的实验数据奠定了坚实的技术基础。
附图说明
43.图1是本实用新型的视频采集架的结构示意图；
44.图2是本实用新型的横杆的仰视图；
45.图3是本实用新型的横杆的左视图(未安装摄像头固定座)；
46.图4是本实用新型的横杆的左视图(安装摄像头固定座)；
47.图5是本实用新型的摄像头固定座的底面；
48.图6是矿场箱范式下视频采集效果图，图中a为明场条件(100lux)、b为红外条件(0lux)、c为红光条件；
49.图7是高架十字迷宫范式下视频采集效果图，图中a为明场条件(100lux)、b为红外条件(0lux)、c为红光条件；
50.图8是明暗箱范式下视频采集效果图，图中a为明场条件(100lux)、b为红外条件(0lux)、c为红光条件；
51.上述图中各部件的标记如下：1-摄像头固定座、2-第二标尺、3-横杆、4-照明灯、5-摄像头、6-第一标尺、7-竖杆高度调节旋钮、8-竖杆、9-底座、10-万向轮、11-定位螺栓、12-螺孔。
具体实施方式
52.下面结合附图来进一步描述本实用新型的技术方案，本实用新型的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但是应当理解，实施例仅是示例性的，不对本实用新型的范围构成限制。
53.需要说明的是，本技术文件的权利要求书、说明书中的术语“横”、“竖”、“下”、“顶”、“底”、“侧”等所指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，而不必理解为所指的装置或部件必须具有特定的方位、以特定的方位构造或操作。另外，本技术文件中的“第一”、“第二”仅用于描述相似的对象，不必理解为特定的次序或先后顺序。
54.图1示出了视频采集架的一个具体实施方式，该视频采集架和摄像头5能组成动物行为学视频采集装置。视频采集架包括底座9、竖杆8、第一标尺6、横杆3、第二标尺2、摄像头固定座1和灯泡4。底座9用于支撑整体视频采集架，底座9上固定连接竖杆8，横杆3的两端固定连接在竖杆8上，摄像头固定座1的上端活动连接在横杆3上，摄像头固定座1的下端连接
摄像头5。摄像头5能沿横杆3水平滑动，从而调整摄像头的水平位置，以最佳的视角拍摄动物行为，为动物行为学实验提供最佳的实验技术资料。
55.如图1所示，底座9的下端面上设置具有锁定功能的万向轮10，通过万向轮10可以实现底座9的灵活移动，并且根据实际需要固定视频采集架的位置。万向轮10优选通过螺纹连接在底座9上。图1中的竖杆8为套管组件结构，竖杆8优选由三个套管组成。套管之间通过连接套连接，优选通过螺纹连接，内部套管的下端外表面上设置外螺纹，外部套管的上端内表面上设置与内部套管外螺纹匹配的内螺纹。
56.在本实用新型的一个实施例中，竖杆8的套管侧壁上设置螺纹孔，同时通过带有螺杆的竖杆高度调节旋钮7固定内外套管之间的相对位置。在图1中，竖杆8上设置第一标尺6，通过调整第一标尺6所在套管伸出下部相邻套管的距离，以及读取第一标尺6的刻度能够准确调整竖杆8的高度。当需要在同一范式下，对同一个测试箱内的动物行为进行研究时，可以记录第一标尺6伸出的刻度值，能在下一次实验时快速、准确地调整竖杆的高度，从而一次性调整好视频采集架的高度。例如，图1中竖杆8的下部两个套管的高度优选为80cm，上部套管的高度优选大于120cm，通过调整上部套管插入中间套管的距离，可以将竖杆8的高度调整到最佳的200cm。
57.如图1所示，横杆3的两端分别固定连接在两根竖杆8的顶端，横杆3上设置第二标尺2。横杆3上固定连接摄像头固定座1，摄像头固定座1的下表面固定连接摄像头5。
58.在本实用新型的一个实施例中，摄像头固定座1能沿横杆3水平滑动，通过读取摄像头固定座1在第二标尺2上的相对应刻度，能够精确调控摄像头固定座1的位置，从而进一步调控摄像头5的位置。根据动物行为学实验的需要，将摄像头5的位置调整到最佳，为拍摄最佳的动物行为视频或图片提供技术基础。当需要在同一范式下，对同一个测试箱内的动物行为进行研究时，可以记录第二标尺2与摄像头固定座1的相对的刻度值，能在下一次实验时快速、准确地调整摄像头固定座1在横杆3上的水平位置，从而一次性调整好摄像头5的位置。摄像头固定座1的数量可根据横杆3的长度、动物行为测试箱的大小、摄像头的性能参数进行选择。例如图1中的横杆3长度优选为180cm，同时摄像头固定座的水平长度为7cm，在横杆3上设置了两个摄像头固定座。
59.如图2和图3所示，横杆3的横截面为h字型，横杆3的下部凹槽内设置照明灯4，照明灯4可以选择灯泡或者灯管。图2中的照明灯4沿着横杆3等水平间距设置，照明灯4的亮度调节旋钮优选设置在竖杆8上，从而方便技术人员根据测试箱内的光线需要调节照明灯的亮度。
60.如图4所示，摄像头固定座1为中空结构，摄像头固定座1套在横杆3上。横杆3的外缘起到了滑轨的作用，通过摄像头固定座1与横杆3相对位置的改变能调整摄像头固定座1的位置。图4中的摄像头固定座1上设置定位螺栓11，摄像头固定座1的上部开孔，孔的内侧设置与定位螺栓11配合使用的内螺纹。当需要固定摄像头固定座1的位置时，将定位螺栓11旋入开孔，并使定位螺栓11卡住横杆3。
61.如图1和图5所示，摄像头5固定在摄像头固定座1的下端面上，优选在摄像头固定座1的下端设置螺孔12，从而将摄像头5通过螺栓固定在摄像头固定座1上。将摄像头5螺纹连接在摄像头固定座1上之后，摄像头5能与摄像头固定座1同步沿横杆3水平移动，从而调整摄像头5的位置。
62.为了更好地理解本实用新型的技术方案，以下提供本实用新型的使用方法，具体步骤包括：
63.1)依据实验需求，在视频采集架的下方放置合适数目的行为学测试箱。
64.2)将测试箱上方对应的摄像头usb接口插入电脑的usb插口内，并且打开电脑上的视频采集软件。
65.3)旋松摄像头固定座上的定位螺栓，调整摄像头固定座的水平位置，从而调节摄像头的水平位置，使摄像头位于行为学测试箱的正上方，然后旋紧定位螺栓，将摄像头的位置固定。
66.4)旋松竖杆上的高度调节旋钮，调节竖杆的高度，保证行为测试箱具有最佳的采集画面，然后旋紧竖杆高度调节旋钮，将竖杆的高度固定。
67.5)打开照明灯的电源，并调节竖杆侧面上的照明灯亮度调节旋钮，根据测试箱内的需要将照明灯的光照强度调整到最佳。
68.以下结合实验例说明本实用新型的技术效果。
69.实验例一三种范式下的动物行为视频采集实验
70.采用矿场箱、高架十字迷宫、明暗箱3种范式进行动物行为学视频采集，具体过程如下：
71.首先，将旷场箱置于视频采集架下方，调整竖杆的高度至100cm(距离地面)，通过竖杆高度调节旋钮将竖杆固定。
72.其次，调整横杆上方摄像头的位置，左右两个摄像头在横杆位置分别于50cm、130cm处，此时摄像头位于旷场箱正上方，图像无形变。
73.再次，通过竖杆上的亮度调节旋钮调节照明灯的亮度，旋转到最大时，旷场箱内的照度约为100lux，采集该照明状态下的视频。通过完全关闭亮度调节旋钮或者使用红光模式，采集不同照明状态下的视频，视频采集效果如图6所示。
74.最后，按照与矿场箱相同的实验过程进行高架十字迷宫测试和明暗箱测试，区别在于高架十字迷宫测试的竖杆距地面的高度调节为135cm，明暗箱测试的竖杆距地面的高度调节为80cm，微调横杆摄像头的位置和照明灯的亮度，实现这两个范式下最优的采集效果，视频采集效果如图7和图8所示。
75.图6-图8的结果表明，在不同的行为学范式下(依次为旷场测试、高架十字迷宫测试、明暗箱测试)，采用本实用新型的视频采集架均能获得良好的采集视野；并且在不同的光照条件下，均能获得良好的采集效果，说明本实用新型的视频采集架具有良好的普适性。
76.需要说明的是，图6-图8中的c为红光条件下的视频拍摄图片，但在附图中没有显示出红光的颜色。
77.以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。