Новая высокоскоростная система видеозаписи использует датчики и инфракрасную подсветку для отслеживания насекомых в больших природных зонах
Исследователи из Университета Альберта-Людвига во Фрайбурге (Германия) разработали адаптируемую систему для записи высокоскоростного видео полёта насекомых и отслеживания их траекторий на значительных расстояниях в дикой природе. Технология описана в препринте на сервере bioRxiv.
Ограничения существующих методов
- Гармонический радар для отслеживания траекторий (например, пчёл) имеет ограниченное пространственное и временное разрешение.
- Высокоскоростные камеры в лабораториях не применимы в естественной среде со множеством переменных.
- Стационарная видеосъёмка с автоматическим слежением эффективна только для узкого поля зрения. Увеличение поля снижает угловое разрешение, а добавление пикселей размывает движение объекта.
- Методы для крупных объектов (птицы, дроны) требуют малой задержки для маленьких насекомых.
- Использование нескольких камер или упрощённого фона в помещении имеет очевидные ограничения.
Принцип работы системы Fast Lock-On (FLO)
Система использует замкнутый контур управления:
- На насекомое крепится лёгкий световозвращающий маркер.
- При движении маркер отправляет сигнал на оптический датчик.
- Система направляет оптическую ось датчика, минимизируя отклонение объекта от центра сенсора.
- Инфракрасная подсветка рядом с оптической осью и поворот самой оси позволяют воссоздать траекторию полёта.
В тестах система успешно записывала полёт саранчи (Schistocerca gregaria), шмелей (Bombus terrestris) и медоносных пчёл (Apis mellifera) «от взлёта до посадки с высоким увеличением и низким размытием движения», сохраняя членики насекомых в фокусе.
Система недорогая и может быть собрана из компьютера, малошумящей цифровой камеры и моторизованной панорамной головки.
Возможности для улучшения
Три основные слабости текущей системы:
- Мгновенная потеря отслеживания в замкнутом контуре может привести к полному сбою.
- Система не оценивает напрямую расстояние до объекта.
- Для точного определения 3D-координат требуется калибровка, не нужная для самого процесса слежения.
Предлагаемые улучшения:
- Использование нескольких систем FLO для расчётов методом триангуляции.
- Разработка методов компьютерного зрения для обнаружения объектов на насекомых без световозвращающих маркеров.
Исследователи полагают, что FLO-трекинг можно использовать для изучения реакции насекомых на искусственное ночное освещение, потерю мест обитания и обработку пестицидами в местах кормления.