普氏蹄蝠声呐脉冲序列与结构形变的模式匹配
发布时间：2021-12-11 20:59
普氏蹄蝠的声呐系统具有显著的动态特性,包括声呐结构的动态形变（鼻叶运动、耳廓运动）和超声脉冲序列的动态调整（脉冲数目、激发时刻等）。为了研究这两种动态特性之间是否存在耦合关系,通过生物实验同步采集普氏蹄蝠的鼻叶运动、耳廓运动和声呐脉冲序列;针对出现频率较高的两种鼻叶/耳廓耦合运动模式,利用神经脉冲模式分类方法 （Spike train SIMilarity Space, SSIMS）,对其同步的声呐脉冲序列进行分类。分析结果表明,普氏蹄蝠声呐脉冲序列的变化与其声呐系统结构的动态形变相匹配,即不同鼻叶/耳廓耦合运动模式对应不同脉冲数目和脉冲激发时刻的声呐脉冲序列。
【文章来源】：声学技术. 2021,40(02)北大核心CSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
普氏蹄蝠鼻叶/耳廓结构及其运动度量Fig.1Noseleaf/PinnastructureinHipposiderosprattiandtheirmotionmetrics
22℃～25℃)、恒湿(60％～70％)，且蝙蝠每天摄入定量的大麦虫和添加维生素的矿泉水，以保证充足营养和微量元素。因蝙蝠属于昼伏夜出动物，为了保证白天实验时蝙蝠处于兴奋状态，颠倒饲养室的照明时间，即当地时间6:00-18:00关灯；18:00-6:00(次日)照明。普氏蹄蝠鼻叶/耳廓结构及其运动度量如图1所示。图1普氏蹄蝠鼻叶/耳廓结构及其运动度量Fig.1Noseleaf/PinnastructureinHipposiderosprattiandtheirmotionmetrics1.2实验装置为了研究蝙蝠发射的声呐脉冲序列与鼻叶/耳廓耦合运动模式之间的关系，本文使用图2所示的实验装置，同步采集蝙蝠发射的声呐脉冲序列、鼻叶运动和耳廓运动。该实验装置主要由3个高速摄像机(GigaView,SouthernVisionSystems,Inc,美国)、1个超声麦克风(Type40DP，G.R.A.SSound&Vibration,丹麦)、NI数据采集系统(PXIe-6358)和辅助设备等组成。其中，高速摄像机的帧频均设置为400证s-1，并保证至少2个高速摄像机能清晰地捕获鼻叶或耳廓运动，以便后续对鼻叶和耳廓运动轨迹的三维重建；超声麦克风用于同步采集蝙蝠发射的声呐脉冲序列；普氏蹄蝠使用的超声声呐信号为恒频-调频(ConstantFrequency-FrequencyModu-lation,CF-FM)信号，能量主要集中在恒频(ConstantFrequency,CF)段，调频(FrequencyModulation,FM)段的能量很少，且第二谐波(CF约为61kHz，FM约49～61kHz)的能量最强。根据采样定理，对声音数据的采样频率设置为250kHz。(a)(b)图2采集蝙蝠声呐脉冲序列和鼻叶/耳廓运动的实验装置Fig.2Experimentalsetupforcollectingsonarpulsesandnoseleaf/pinnamotions1.3实验步骤采集蝙蝠声呐脉冲序列和鼻叶/耳廓运动的实验步骤如下：(1)将蝙蝠从饲养室带入实验室，并在蝙蝠左、右?
所有标记点，并喂入2～3只大麦虫和充足矿泉水，以补充能量和水分，送回饲养室。2实验数据处理2.1图像数据处理为了精确地获取蝙蝠的鼻叶运动和耳廓运动，只对蝙蝠头部静止不动且鼻叶或耳廓运动的图像数据进行分析，即首先根据蝙蝠头部标记点是否运动，筛选出蝙蝠头部静止不动的图像数据；然后根据鼻叶运动和耳廓运动的差异，对筛选出的图像数据进行分类。其中，鼻叶运动主要有合开运动和随机运动两种，合开运动是指鼻叶各部分结构(上鼻叶、鼻孔两侧叶瓣、下鼻叶等)同时朝向鼻孔方向运动或背离鼻孔方向运动，如图3(a)所示，即鼻叶宽度和高度同时减小或增大，如图4(a)所示。鼻叶随机运动是指鼻叶各部分结构运动方向不一致，区别于合开运动和鼻叶静止(最大鼻叶宽度和高度变化均小于0.02mm[10])，其部分运动模式如图3(b)所示，鼻叶宽度和高度也会出现同时增大或此变彼不变等现象，如图4(b)所示。耳廓运动主要有柔性运动和刚性运动，柔性运动是指耳廓结构发生非刚性形变，如图3(c)所示，即耳廓宽度发生明显的增大或减小，如图4(a)所示。刚性运动是指耳廓前后摆动，同时(a)鼻叶合开运动(b)随机运动(c)耳廓柔性运动(d)刚性运动图3鼻叶运动和耳廓运动分类Fig.3Classificationofnoseleafandpinnamotions(a)鼻叶合开及耳廓柔性运动(b)随机运动及刚性运动图4鼻叶运动和耳廓运动定量描述Fig.4Quantitativedescriptionofnoseleafandpinnamotions结构形状几乎不变，如图3(d)所示，即耳廓宽度几乎不变，如图4(b)所示，耳廓宽度归一化距离变化量小于0.1。研究发现[12]，鼻叶合开运动常伴随耳廓柔性运动，而鼻叶随机运动则大多伴随耳廓刚性运动，因此，本文选用鼻叶合开-耳廓柔性运动、鼻叶随机-耳廓刚性运动两
本文编号：3535390
【文章来源】：声学技术. 2021,40(02)北大核心CSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
普氏蹄蝠鼻叶/耳廓结构及其运动度量Fig.1Noseleaf/PinnastructureinHipposiderosprattiandtheirmotionmetrics
22℃～25℃)、恒湿(60％～70％)，且蝙蝠每天摄入定量的大麦虫和添加维生素的矿泉水，以保证充足营养和微量元素。因蝙蝠属于昼伏夜出动物，为了保证白天实验时蝙蝠处于兴奋状态，颠倒饲养室的照明时间，即当地时间6:00-18:00关灯；18:00-6:00(次日)照明。普氏蹄蝠鼻叶/耳廓结构及其运动度量如图1所示。图1普氏蹄蝠鼻叶/耳廓结构及其运动度量Fig.1Noseleaf/PinnastructureinHipposiderosprattiandtheirmotionmetrics1.2实验装置为了研究蝙蝠发射的声呐脉冲序列与鼻叶/耳廓耦合运动模式之间的关系，本文使用图2所示的实验装置，同步采集蝙蝠发射的声呐脉冲序列、鼻叶运动和耳廓运动。该实验装置主要由3个高速摄像机(GigaView,SouthernVisionSystems,Inc,美国)、1个超声麦克风(Type40DP，G.R.A.SSound&Vibration,丹麦)、NI数据采集系统(PXIe-6358)和辅助设备等组成。其中，高速摄像机的帧频均设置为400证s-1，并保证至少2个高速摄像机能清晰地捕获鼻叶或耳廓运动，以便后续对鼻叶和耳廓运动轨迹的三维重建；超声麦克风用于同步采集蝙蝠发射的声呐脉冲序列；普氏蹄蝠使用的超声声呐信号为恒频-调频(ConstantFrequency-FrequencyModu-lation,CF-FM)信号，能量主要集中在恒频(ConstantFrequency,CF)段，调频(FrequencyModulation,FM)段的能量很少，且第二谐波(CF约为61kHz，FM约49～61kHz)的能量最强。根据采样定理，对声音数据的采样频率设置为250kHz。(a)(b)图2采集蝙蝠声呐脉冲序列和鼻叶/耳廓运动的实验装置Fig.2Experimentalsetupforcollectingsonarpulsesandnoseleaf/pinnamotions1.3实验步骤采集蝙蝠声呐脉冲序列和鼻叶/耳廓运动的实验步骤如下：(1)将蝙蝠从饲养室带入实验室，并在蝙蝠左、右?
所有标记点，并喂入2～3只大麦虫和充足矿泉水，以补充能量和水分，送回饲养室。2实验数据处理2.1图像数据处理为了精确地获取蝙蝠的鼻叶运动和耳廓运动，只对蝙蝠头部静止不动且鼻叶或耳廓运动的图像数据进行分析，即首先根据蝙蝠头部标记点是否运动，筛选出蝙蝠头部静止不动的图像数据；然后根据鼻叶运动和耳廓运动的差异，对筛选出的图像数据进行分类。其中，鼻叶运动主要有合开运动和随机运动两种，合开运动是指鼻叶各部分结构(上鼻叶、鼻孔两侧叶瓣、下鼻叶等)同时朝向鼻孔方向运动或背离鼻孔方向运动，如图3(a)所示，即鼻叶宽度和高度同时减小或增大，如图4(a)所示。鼻叶随机运动是指鼻叶各部分结构运动方向不一致，区别于合开运动和鼻叶静止(最大鼻叶宽度和高度变化均小于0.02mm[10])，其部分运动模式如图3(b)所示，鼻叶宽度和高度也会出现同时增大或此变彼不变等现象，如图4(b)所示。耳廓运动主要有柔性运动和刚性运动，柔性运动是指耳廓结构发生非刚性形变，如图3(c)所示，即耳廓宽度发生明显的增大或减小，如图4(a)所示。刚性运动是指耳廓前后摆动，同时(a)鼻叶合开运动(b)随机运动(c)耳廓柔性运动(d)刚性运动图3鼻叶运动和耳廓运动分类Fig.3Classificationofnoseleafandpinnamotions(a)鼻叶合开及耳廓柔性运动(b)随机运动及刚性运动图4鼻叶运动和耳廓运动定量描述Fig.4Quantitativedescriptionofnoseleafandpinnamotions结构形状几乎不变，如图3(d)所示，即耳廓宽度几乎不变，如图4(b)所示，耳廓宽度归一化距离变化量小于0.1。研究发现[12]，鼻叶合开运动常伴随耳廓柔性运动，而鼻叶随机运动则大多伴随耳廓刚性运动，因此，本文选用鼻叶合开-耳廓柔性运动、鼻叶随机-耳廓刚性运动两
本文编号：3535390
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/chuanbolw/3535390.html
