本发明涉及一种扬子鳄行为学研究方法，属于扬子鳄保育。
背景技术：
1、扬子鳄（ alligator sinensis）是现存24种鳄类中唯一分布于我国的物种，被我国列为一级保护野生动物，并被列入世界自然保护联盟红色名录。由野外种群监控数据显示，目前野生扬子鳄数量仍然非常稀少，目前仅分布于安徽长江以南、皖南山系以北的丘陵地带，皖、苏交界和安徽东南部等相互隔离的生境中。扬子鳄的保育工作自上世纪八十年代初期开始启动，到目前为止逐步完善了规模繁殖和饲养繁育技术，使得扬子鳄人工繁育种群数量达到了1.6万余条。然而，虽然人工繁育种的扬子鳄数量较多，但其野外种群仍较为脆弱，扬子鳄种群的复壮是当前的重点工作。
2、扬子鳄幼鳄孵化出壳后，会被放入养殖池内人工喂养，至2-3年后才可放入塘口。以芜湖大江实业有限公司扬子鳄繁育基地为例，该基地每年孵化扬子鳄幼鳄1000只左右，其温室中的幼鳄养殖池尺寸为80 cm × 40 cm，一般情况下每池饲养超过20只幼鳄，幼鳄养殖密度超过60只/m2。养殖池统一喂食时，幼鳄摄食行为之间具有一定的竞争性，生长状况较差的幼鳄竞争能力弱，难以争抢食物，且瘦弱的幼鳄一般会采取保守的摄食策略，反复确认环境的安全性，导致在圈养的竞争环境中进食量不足，生长状况进一步恶化。因此，生长状况较差的幼鳄应及时分盆饲喂并介入治疗，如继续混养，可能会在一年内死亡，这种情况下一年内死亡幼鳄通常高达20%，这对扬子鳄的保育工作产生了较大的影响。
3、由于扬子鳄幼鳄血液含量较少，难以通过采血检测其健康状况，因此探索建立一种新的方法，及早发现亚健康鳄，对亚健康鳄尽早分盆饲喂，提高幼鳄的存活率，显得尤为重要。
技术实现思路
1、本发明的目的是为了解决现有技术中存在的上述不足，而提出了扬子鳄幼鳄行为学参数提取方法，便于对扬子鳄进行监测，及早发现亚健康幼鳄，从而利于后续有针对性地采取保育措施提高扬子鳄幼鳄的存活率。
2、为了实现上述目的，本发明提供一种扬子鳄幼鳄行为学参数提取方法，包括如下步骤：s1、采用数字摄像机对幼鳄行为进行连续记录；s2、通过计算机对数字摄像机记录的幼鳄行为视频进行逐帧分析，识别每帧图像中幼鳄的x方向和y方向位置坐标并存入一个文本文件中；s3、读取步骤s2获得的幼鳄位置坐标数据，生成一个第一维度为坐标数、第二维度为横纵坐标、第三维度为帧数的三维数据矩阵；建立一个包含幼鳄位置横纵坐标信息的二维矩阵作为轨迹池；s4、从第1帧开始向后遍历，在遍历到第i帧的时候，提取该帧中所有幼鳄位置信息，并与轨迹池内所有轨迹当前帧的位置坐标进行匹配，计算两两坐标间的距离，如果第i帧坐标与轨迹池内某轨迹当前帧中坐标间距离最近，且该距离小于0.0001，则判定为匹配成功；s5、如果第i帧某头部坐标与轨迹池内某轨迹匹配成功，则将该头部坐标与匹配的轨迹相连，该轨迹长度加1，更新轨迹池和轨迹索引；如果第i帧某头部坐标无法与任一轨迹匹配成功，则在轨迹池中新建以该坐标为起始点的轨迹，并更新轨迹池和建立轨迹索引。
3、进一步地，对于s3中读取的位置坐标信息进行二次连接，建立第二轨迹池用于存放二次连接后产生的新的轨迹信息。
4、进一步地，从第一轨迹池中第1条轨迹开始遍历所有轨迹，计算每条轨迹的起始点坐标和第二轨迹池中轨迹结束点坐标的距离以及帧数差，如果第i条轨迹起始点与某第二轨迹池内轨迹结束点坐标距离小于0.0001，且帧数差小于等于10，则这两条轨迹可成功匹配；
5、如果第i条轨迹能够与第二轨迹池内某条轨迹成功匹配，则将第i条轨迹连接在该轨迹末端，中间缺失帧的坐标使用插值法补齐，并根据连接后的轨迹更新第二轨迹池的轨迹索引，如果第i条轨迹无法与任何一条第二轨迹池内的轨迹成功匹配，则第i条轨迹作为独立的新轨迹存入第二轨迹池内，并建立索引。
6、进一步地，所述轨迹匹配结束后，删除长度小于20的零碎轨迹。
7、进一步地，加载第二轨迹池，并将第二轨迹池内所有轨迹的起止点帧序号按顺序排列于轨迹列表中；加载原视频，对照原视频为每条轨迹标记所属的幼鳄编号；提取幼鳄活动区域四角的坐标，对每个坐标进行矩形矫正，再使用养殖池长度和宽度对坐标进行实际距离标定。
8、进一步地，所述轨迹匹配结束后，逐帧播放原始视频，记录下各只鳄鱼出现主动吃食和争抢食物行为的帧数。
9、进一步地，根据相邻两帧之间幼鳄位置坐标的距离的总和计算幼鳄移动的累积路程，其中
10、a.幼鳄位置坐标的确定
11、幼鳄位置坐标由幼鳄头部和身体完整轨迹中各帧坐标计算得到：
12、；
13、；
14、式中， px和 py分别为幼鳄位置的 x轴和 y轴坐标， headx和 heady分别为头部位置 x轴和 y轴坐标， bodyx和 bodyy分别为身体位置的 x轴和 y轴坐标。
15、b.累积路程
16、累积路程由每两帧之间幼鳄位置坐标的距离的总和：
17、
18、式中： s为累积路程； n为总帧数； pxi和 pyi为第i帧中幼鳄位置的 x轴和 y轴坐标。
19、进一步地，根据单帧临近同伴数计算平均临近同伴数：单帧邻近同伴数为该帧以目标幼鳄位置坐标为圆心，位置坐标处于其直径10 cm范围内的其他幼鳄数量。平均邻近同伴数为全部帧中邻近同伴数的平均值。
20、进一步地，所述逐帧分析中，采用yolo-v5模型通过计算机对数字摄像机记录的幼鳄行为视频进行逐帧分析，识别每帧图像中幼鳄的位置。
21、进一步地，对第二轨迹池中实际分属不同幼鳄的一条轨迹从某一帧断开为两条轨迹，然后对轨迹池和轨迹的索引进行更新，对断开后的轨迹重新标记幼鳄编号；为位置坐标不全的帧添加幼鳄位置的坐标点，然后与前后帧同一幼鳄的位置坐标连接，形成完整轨迹。
22、与现有技术相比，本发明的有益效果为：采用数字化设备记录扬子鳄幼鳄的行为，获得的视频导入计算机进行逐帧分析，通过解析图像中幼鳄位置获得幼鳄在养殖池中的位置坐标数据，进而便于根据各帧图像中幼鳄对应的位置坐标获取幼鳄的行为学数据，运用统计学方法发现行为异常的亚健康幼鳄。传统的扬子鳄幼鳄行为学研究多采用人工观测法，费时费力，且难以批量进行精确定量分析，本发明建立模型对采集的幼鳄行为学数字图像进行统计分析，实现了扬子鳄幼鳄行为学研究从定性分析到规模化定量研究的跃迁，不仅消除了人工观测的误差，大幅度提高了观测结果的精确度，而且降低了观测研究工作强度，同时数字图像通过计算机批处理可以快速提取幼鳄行为学参数数据，使扬子鳄幼鳄行为学研究达到了数字化与智能化。
1.扬子鳄幼鳄行为学参数提取方法，其特征在于，包括如下步骤：s1、采用数字摄像机对幼鳄行为进行连续记录；s2、通过计算机对数字摄像机记录的幼鳄行为视频进行逐帧分析，识别每帧图像中幼鳄的x方向和y方向位置坐标并存入一个文本文件中；s3、读取步骤s2获得的幼鳄位置坐标数据，生成一个第一维度为坐标数、第二维度为横纵坐标、第三维度为帧数的三维数据矩阵；建立一个包含幼鳄位置横纵坐标信息的二维矩阵作为轨迹池；s4、从第1帧开始向后遍历，在遍历到第i帧的时候，提取该帧中所有幼鳄位置信息，并与轨迹池内所有轨迹当前帧的位置坐标进行匹配，计算两两坐标间的距离，如果第i帧坐标与轨迹池内某轨迹当前帧中坐标间距离最近，则判定为匹配成功；s5、如果第i帧某头部坐标与轨迹池内某轨迹匹配成功，则将该头部坐标与匹配的轨迹相连，该轨迹长度加1，更新轨迹池和轨迹索引；如果第i帧某头部坐标无法与任一轨迹匹配成功，则在轨迹池中新建以该坐标为起始点的轨迹，并更新轨迹池和建立轨迹索引。
2.根据权利要求1所述的扬子鳄幼鳄行为学参数提取方法，其特征在于，对于s3中读取的位置坐标信息进行二次连接，建立第二轨迹池用于存放二次连接后产生的新的轨迹信息。
3.根据权利要求2所述的扬子鳄幼鳄行为学参数提取方法，其特征在于，从第一轨迹池中第1条轨迹开始遍历所有轨迹，计算每条轨迹的起始点坐标和第二轨迹池中轨迹结束点坐标的距离以及帧数差，如果第i条轨迹起始点与某第二轨迹池内轨迹结束点坐标距离小于0.0001，且帧数差小于等于10，则这两条轨迹可成功匹配；
4.根据权利要求3所述的扬子鳄幼鳄行为学参数提取方法，其特征在于，所述轨迹匹配结束后，删除长度小于20的零碎轨迹。
5.根据权利要求4所述的扬子鳄幼鳄行为学参数提取方法，其特征在于，加载第二轨迹池，并将第二轨迹池内所有轨迹的起止点帧序号按顺序排列于轨迹列表中；加载原视频，对照原视频为每条轨迹标记所属的幼鳄编号；提取幼鳄活动区域四角的坐标，对每个坐标进行矩形矫正，再使用养殖池长度和宽度对坐标进行实际距离标定。
6.根据权利要求5所述的扬子鳄幼鳄行为学参数提取方法，其特征在于，所述轨迹匹配结束后，逐帧播放原始视频，记录下各只鳄鱼出现主动吃食和争抢食物行为的帧数。
7. 根据权利要求5所述的扬子鳄幼鳄行为学参数提取方法，其特征在于，根据相邻两帧之间幼鳄位置坐标的距离的总和计算幼鳄移动的累积路程，其中：
8. 根据权利要求5所述的扬子鳄幼鳄行为学参数提取方法，其特征在于，根据单帧临近同伴数计算平均临近同伴数：单帧邻近同伴数为该帧以目标幼鳄位置坐标为圆心，位置坐标处于其直径10 cm范围内的其他幼鳄数量；平均邻近同伴数为全部帧中邻近同伴数的平均值。
9.根据权利要求1-8任意一项所述的扬子鳄幼鳄行为学参数提取方法，其特征在于，所述逐帧分析中，采用yolo-v5模型通过计算机对数字摄像机记录的幼鳄行为视频进行逐帧分析，识别每帧图像中幼鳄的位置。
10.根据权利要求5所述的扬子鳄幼鳄行为学参数提取方法，其特征在于，对第二轨迹池中实际分属不同幼鳄的一条轨迹从某一帧断开为两条轨迹，然后对轨迹池和轨迹的索引进行更新，对断开后的轨迹重新标记幼鳄编号；为位置坐标不全的帧添加幼鳄位置的坐标点，然后与前后帧同一幼鳄的位置坐标连接，形成完整轨迹。
