普氏蹄蝠的聲吶系統(tǒng)具有顯著的動(dòng)態(tài)特性,包括聲吶結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)形變（鼻葉運(yùn)動(dòng)、耳廓運(yùn)動(dòng)）和超聲脈沖序列的動(dòng)態(tài)調(diào)整（脈沖數(shù)目、激發(fā)時(shí)刻等）。為了研究這兩種動(dòng)態(tài)特性之間是否存在耦合關(guān)系,通過生物實(shí)驗(yàn)同步采集普氏蹄蝠的鼻葉運(yùn)動(dòng)、耳廓運(yùn)動(dòng)和聲吶脈沖序列;針對(duì)出現(xiàn)頻率較高的兩種鼻葉/耳廓耦合運(yùn)動(dòng)模式,利用神經(jīng)脈沖模式分類方法 （Spike train SIMilarity Space, SSIMS）,對(duì)其同步的聲吶脈沖序列進(jìn)行分類。分析結(jié)果表明,普氏蹄蝠聲吶脈沖序列的變化與其聲吶系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)形變相匹配,即不同鼻葉/耳廓耦合運(yùn)動(dòng)模式對(duì)應(yīng)不同脈沖數(shù)目和脈沖激發(fā)時(shí)刻的聲吶脈沖序列。 

【文章來源】：聲學(xué)技術(shù). 2021,40(02)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

普氏蹄蝠鼻葉/耳廓結(jié)構(gòu)及其運(yùn)動(dòng)度量Fig.1Noseleaf/PinnastructureinHipposiderosprattiandtheirmotionmetrics

22℃～25℃)、恒濕(60％～70％)，且蝙蝠每天攝入定量的大麥蟲和添加維生素的礦泉水，以保證充足營養(yǎng)和微量元素。因蝙蝠屬于晝伏夜出動(dòng)物，為了保證白天實(shí)驗(yàn)時(shí)蝙蝠處于興奮狀態(tài)，顛倒飼養(yǎng)室的照明時(shí)間，即當(dāng)?shù)貢r(shí)間6:00-18:00關(guān)燈；18:00-6:00(次日)照明。普氏蹄蝠鼻葉/耳廓結(jié)構(gòu)及其運(yùn)動(dòng)度量如圖1所示。圖1普氏蹄蝠鼻葉/耳廓結(jié)構(gòu)及其運(yùn)動(dòng)度量Fig.1Noseleaf/PinnastructureinHipposiderosprattiandtheirmotionmetrics1.2實(shí)驗(yàn)裝置為了研究蝙蝠發(fā)射的聲吶脈沖序列與鼻葉/耳廓耦合運(yùn)動(dòng)模式之間的關(guān)系，本文使用圖2所示的實(shí)驗(yàn)裝置，同步采集蝙蝠發(fā)射的聲吶脈沖序列、鼻葉運(yùn)動(dòng)和耳廓運(yùn)動(dòng)。該實(shí)驗(yàn)裝置主要由3個(gè)高速攝像機(jī)(GigaView,SouthernVisionSystems,Inc,美國)、1個(gè)超聲麥克風(fēng)(Type40DP，G.R.A.SSound&Vibration,丹麥)、NI數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(PXIe-6358)和輔助設(shè)備等組成。其中，高速攝像機(jī)的幀頻均設(shè)置為400證s-1，并保證至少2個(gè)高速攝像機(jī)能清晰地捕獲鼻葉或耳廓運(yùn)動(dòng)，以便后續(xù)對(duì)鼻葉和耳廓運(yùn)動(dòng)軌跡的三維重建；超聲麥克風(fēng)用于同步采集蝙蝠發(fā)射的聲吶脈沖序列；普氏蹄蝠使用的超聲聲吶信號(hào)為恒頻-調(diào)頻(ConstantFrequency-FrequencyModu-lation,CF-FM)信號(hào)，能量主要集中在恒頻(ConstantFrequency,CF)段，調(diào)頻(FrequencyModulation,FM)段的能量很少，且第二諧波(CF約為61kHz，F(xiàn)M約49～61kHz)的能量最強(qiáng)。根據(jù)采樣定理，對(duì)聲音數(shù)據(jù)的采樣頻率設(shè)置為250kHz。(a)(b)圖2采集蝙蝠聲吶脈沖序列和鼻葉/耳廓運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)裝置Fig.2Experimentalsetupforcollectingsonarpulsesandnoseleaf/pinnamotions1.3實(shí)驗(yàn)步驟采集蝙蝠聲吶脈沖序列和鼻葉/耳廓運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)步驟如下：(1)將蝙蝠從飼養(yǎng)室?guī)雽?shí)驗(yàn)室，并在蝙蝠左、右?

所有標(biāo)記點(diǎn)，并喂入2～3只大麥蟲和充足礦泉水，以補(bǔ)充能量和水分，送回飼養(yǎng)室。2實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理2.1圖像數(shù)據(jù)處理為了精確地獲取蝙蝠的鼻葉運(yùn)動(dòng)和耳廓運(yùn)動(dòng)，只對(duì)蝙蝠頭部靜止不動(dòng)且鼻葉或耳廓運(yùn)動(dòng)的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，即首先根據(jù)蝙蝠頭部標(biāo)記點(diǎn)是否運(yùn)動(dòng)，篩選出蝙蝠頭部靜止不動(dòng)的圖像數(shù)據(jù)；然后根據(jù)鼻葉運(yùn)動(dòng)和耳廓運(yùn)動(dòng)的差異，對(duì)篩選出的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行分類。其中，鼻葉運(yùn)動(dòng)主要有合開運(yùn)動(dòng)和隨機(jī)運(yùn)動(dòng)兩種，合開運(yùn)動(dòng)是指鼻葉各部分結(jié)構(gòu)(上鼻葉、鼻孔兩側(cè)葉瓣、下鼻葉等)同時(shí)朝向鼻孔方向運(yùn)動(dòng)或背離鼻孔方向運(yùn)動(dòng)，如圖3(a)所示，即鼻葉寬度和高度同時(shí)減小或增大，如圖4(a)所示。鼻葉隨機(jī)運(yùn)動(dòng)是指鼻葉各部分結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方向不一致，區(qū)別于合開運(yùn)動(dòng)和鼻葉靜止(最大鼻葉寬度和高度變化均小于0.02mm[10])，其部分運(yùn)動(dòng)模式如圖3(b)所示，鼻葉寬度和高度也會(huì)出現(xiàn)同時(shí)增大或此變彼不變等現(xiàn)象，如圖4(b)所示。耳廓運(yùn)動(dòng)主要有柔性運(yùn)動(dòng)和剛性運(yùn)動(dòng)，柔性運(yùn)動(dòng)是指耳廓結(jié)構(gòu)發(fā)生非剛性形變，如圖3(c)所示，即耳廓寬度發(fā)生明顯的增大或減小，如圖4(a)所示。剛性運(yùn)動(dòng)是指耳廓前后擺動(dòng)，同時(shí)(a)鼻葉合開運(yùn)動(dòng)(b)隨機(jī)運(yùn)動(dòng)(c)耳廓柔性運(yùn)動(dòng)(d)剛性運(yùn)動(dòng)圖3鼻葉運(yùn)動(dòng)和耳廓運(yùn)動(dòng)分類Fig.3Classificationofnoseleafandpinnamotions(a)鼻葉合開及耳廓柔性運(yùn)動(dòng)(b)隨機(jī)運(yùn)動(dòng)及剛性運(yùn)動(dòng)圖4鼻葉運(yùn)動(dòng)和耳廓運(yùn)動(dòng)定量描述Fig.4Quantitativedescriptionofnoseleafandpinnamotions結(jié)構(gòu)形狀幾乎不變，如圖3(d)所示，即耳廓寬度幾乎不變，如圖4(b)所示，耳廓寬度歸一化距離變化量小于0.1。研究發(fā)現(xiàn)[12]，鼻葉合開運(yùn)動(dòng)常伴隨耳廓柔性運(yùn)動(dòng)，而鼻葉隨機(jī)運(yùn)動(dòng)則大多伴隨耳廓?jiǎng)傂赃\(yùn)動(dòng)，因此，本文選用鼻葉合開-耳廓柔性運(yùn)動(dòng)、鼻葉隨機(jī)-耳廓?jiǎng)傂赃\(yùn)動(dòng)兩


本文編號(hào)：3535390