基于虛擬儀器LabVIEW的Morris水迷宮實(shí)驗(yàn)圖像采集系統(tǒng).pdf

1、目的(Objective)： 水迷宮實(shí)驗(yàn)通過(guò)研究外界環(huán)境因素對(duì)于動(dòng)物大腦學(xué)習(xí)、記憶、認(rèn)知、識(shí)別行為的影響和變化規(guī)律，為人類大腦記憶功能的研究、健腦藥物的開(kāi)發(fā)研究提供理論和實(shí)踐依據(jù)，是心理學(xué)等學(xué)科常用的實(shí)驗(yàn)方法。目前的水迷宮圖像采集和分析系統(tǒng)存在著價(jià)格經(jīng)濟(jì)的系統(tǒng)不精確而精確的系統(tǒng)價(jià)格昂貴的矛盾。價(jià)格經(jīng)濟(jì)的系統(tǒng)由于配置較低從而精確度稍差，精確的系統(tǒng)由于需要開(kāi)發(fā)專門(mén)的硬件和軟件從而造價(jià)高昂。而且它們都具有同一缺陷即功能不能擴(kuò)展，不適合

2、于水迷宮實(shí)驗(yàn)不斷改進(jìn)的研究需要。 本小組通過(guò)對(duì)水迷宮實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)方法的研究，使用通用的數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、計(jì)算機(jī)，配以相應(yīng)的圖像采集卡，利用基于虛擬儀器程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言LabVIEW，實(shí)現(xiàn)了Morris水迷宮實(shí)驗(yàn)圖像采集系統(tǒng)，在低成本的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了水迷宮實(shí)驗(yàn)的精確采集和處理，并開(kāi)發(fā)出一些新的功能，具有較高的可靠性。同時(shí)該系統(tǒng)具有虛似儀器的共同特點(diǎn)，即靈活性強(qiáng)，可通過(guò)增加新的程序模塊擴(kuò)展其功能，為程序應(yīng)用于其他領(lǐng)域打下基礎(chǔ)。 方法(

3、Methods)： 系統(tǒng)軟件主要使用虛擬儀器程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言LabVIEW進(jìn)行編寫(xiě)。首先設(shè)置圖像采集的參數(shù)，包括灰度值修正、觀察范圍等。根據(jù)攝像頭的高度，使用標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度的模塊測(cè)出攝像頭CCD間隔象素點(diǎn)對(duì)應(yīng)的實(shí)際距離。運(yùn)行主程序，將連續(xù)采集到的圖像保存為制定的AVI文件，并且實(shí)時(shí)對(duì)每幀圖像進(jìn)行處理，分辨出目標(biāo)的中心點(diǎn)并記錄保存坐標(biāo)。經(jīng)過(guò)對(duì)坐標(biāo)的處理，即時(shí)完成游程(TD)計(jì)算、運(yùn)動(dòng)時(shí)間(TT)記錄、運(yùn)動(dòng)速度(TS)計(jì)算顯示、運(yùn)動(dòng)軌跡(TP

4、)、運(yùn)動(dòng)速度波形顯示。實(shí)驗(yàn)完成后經(jīng)過(guò)對(duì)保存的坐標(biāo)數(shù)據(jù)的處理，完成各象限內(nèi)時(shí)間分布顯示、運(yùn)動(dòng)軌跡模擬回放、綜合數(shù)據(jù)回放。 在該實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上修改部分控件和參數(shù)，應(yīng)用于微循環(huán)血流檢測(cè)方面。根據(jù)圖片上的血細(xì)胞大部分面積的象素值、血細(xì)胞的大小與周圍環(huán)境的差別，將血細(xì)胞識(shí)別為對(duì)象，并將其中最接近圖片中心的作為統(tǒng)計(jì)對(duì)象，使用前述的方法計(jì)算其在較短時(shí)間內(nèi)流動(dòng)的相對(duì)距離，并識(shí)別該對(duì)象的標(biāo)號(hào)是否發(fā)生改變。如改變則重新選取統(tǒng)計(jì)對(duì)象，重新進(jìn)行上述步驟。

5、由于實(shí)驗(yàn)條件限制，目前僅完成靜態(tài)血流圖像分析。 結(jié)果(Result)： 建立了基于虛擬儀器LabVIEW的圖像采集系統(tǒng)，程序?qū)崿F(xiàn)了對(duì)于水迷宮實(shí)驗(yàn)要求數(shù)據(jù)的采集、分析、存儲(chǔ)，可以比較精確地得到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。結(jié)果保存為兩種形式：AVI文件和LVM文件。AVI文件記錄了實(shí)驗(yàn)的完整圖像，可以使用播放器進(jìn)行回放，并可引入其他程序進(jìn)行處理分析。LVM文件保存了識(shí)別分析后的對(duì)象坐標(biāo)值，以數(shù)對(duì)的形式保存，在程序讀入后可重現(xiàn)軌跡的過(guò)程。