摄像头捕捉动物眼中的世界 准确率高达99%

摄像头捕捉动物眼中的世界 准确率高达99% 苏塞克斯大学(University of Sussex)和乔治梅森大学(George Mason University)汉利色彩实验室(Hanley Color Lab)的研究人员相信,这款软件将有广泛的用途。因此,他们将该软件开源,鼓励从自然纪录片制作人、生态学家到户外运动爱好者和观鸟者等所有人都来窥探这些动物截然不同的视觉现实。"资深作者丹尼尔-汉利(Daniel Hanley)说:"长期以来,我们一直对动物如何观察世界着迷。"感官生态学的现代技术让我们能够推断出静态场景在动物眼中的样子;然而,动物经常会对移动目标(探测食物、评估潜在配偶的表现等)做出关键决定。在这里,我们为生态学家和电影制作人介绍了能够捕捉和显示动物在运动中感知到的颜色的硬件和软件工具。相机系统对 (1) 紫外线和 (2) 可见光敏感,加上 (3) 模块化笼,以及 (4) 嵌入式(见箭头)定制支架内的放大镜。在这里,它安装在市售 (5) Novoflex BALPRO 波纹管系统上瓦萨斯等人/PLOS 生物学/(CC0 1.0)颜色、深度和其他视觉能力是由我们眼睛的感光器构成以及其他生物硬件(如锥体和视杆细胞)决定的。吸血蝙蝠和蚊子等动物可以感知红外线(IR),而蝴蝶和一些鸟类可以看到紫外线(UV)。这两种光都超出了人类所能看到的色谱范围。自然,这就使得人类很难完全理解动物的行为,以及我们可能如何在无意中影响它们交流、寻找食物、住所或配偶的能力。迄今为止,我们通过分光光度法等方法捕捉动物视觉的能力都非常耗时,依赖于特定的光照条件,而且无法记录动态图像。而这正是研究人员新研发成果的不同之处。研究人员利用多光谱摄影技术煞费苦心地设计了一种工具,可以捕捉不同波长的光线,包括红外线和紫外线。摄像机以蓝、绿、红、紫四种颜色通道记录视频,然后根据我们对特定动物眼睛感受器的了解,对视频进行处理,使其如同通过动物的眼睛拍摄的一样。视频记录可以准确估算出动物视觉光谱范围内的量子捕获量。在这种情况下,对于蜜蜂(左)和对紫外线敏感的鸟类(右)来说瓦萨斯等人/PLOS 生物学/(CC0 1.0)研究小组制作了一个便携式 3D 打印设备,该设备包含一个分光镜,可将紫外线与可见光分开,每种光线都由一个专用摄像头捕捉。紫外线感光相机本身并不能记录可感知的数据,但与另一个相机配对后,它们就能共同记录高质量的视频。算法将镜头对齐,以不同动物的视角呈现视觉效果。它的平均准确率为 92%,但有些测试的结果是 99%。硬件的设计适用于市面上的照相机,研究人员还将软件开源,希望其他人也能根据自己特定的野生动物拍摄需求进行调整。虽然它也有局限性不能捕捉偏振光,帧率有限,因此很难捕捉到速度快的生物但它提供了独特的见解,有助于我们进一步了解动物的行为,帮助我们减轻对自然世界的影响。研究小组用鸟类受体噪声限制(RNL)假色拍摄了一只Phoebis philea蝴蝶的博物馆标本。研究人员指出"该系统的另一个潜在用途是对博物馆标本进行快速数字化。这种蝴蝶具有色素和结构性紫外线色彩。明亮的品红色突出了主要反射紫外线的区域,而呈现紫色的区域则反射类似数量的紫外线和长波长光。将标本安装在支架上并缓慢旋转,可以展示虹彩颜色如何随观察角度的变化而变化。蜜蜂视觉中毛毛虫的反捕食展示。研究人员说:"隐藏和显露显示会给光谱学和标准多光谱摄影带来问题。在这里,我们展示了一段黑燕尾凤蝶毛虫展示其蜕皮器的视频。我们用蜜蜂假色来说明这段视频,紫外线、蓝色和绿色量子捕捉器分别显示为蓝色、绿色和红色。毛虫背部的黄色斑点和(人类的)黄色虹膜在紫外线下都有很强的反射,而当色彩转换成蜜蜂假色时,它们则呈现洋红色(因为蜜蜂的紫外线敏感光感受器和绿色敏感光感受器的强烈反应分别被描绘成蓝色和红色)。毛虫的许多捕食者都能感知紫外线,因此,这种着色可能是一种有效的启示信号"。蜜蜂在花朵上觅食和互动的Apis视觉。研究小组指出"摄像系统能够捕捉到自然发生的原始行为。三个短片分别描述了蜜蜂在自然环境中觅食(第一和第二个短片)和打斗(第三个短片)的情景。视频以蜜蜂假色显示(将蜜蜂的紫外线、蓝色和绿色感光器反应分别显示为蓝色、绿色和红色)。最后,通过四种不同动物的眼睛看到了五彩斑斓的孔雀羽毛。在这种情况下,孔雀的同类孔雀,加上人类、蜜蜂和狗。研究小组解释说:"照相系统可以测量与角度有关的结构色彩,例如虹彩。这里通过一段高度虹彩的孔雀(Pavo cristatus)羽毛视频来说明这一点。这段视频中的颜色代表(A)孔雀羽毛的假色,其中蓝色、绿色和红色量子捕获分别描绘为蓝色、绿色和红色,紫外线叠加为品红色。虽然与标准彩色视频大致相同,但在眼球的蓝绿色倒钩("眼斑")上可以看到紫外线虹彩(视频中大约 5 秒钟处有注释)。此外,还可以看到眼球周围(外侧两条绿色条纹之间)的紫外线虹彩。有趣的是,与(B)人类(标准色)、(C)蜜蜂或(D)狗相比,这种虹彩在孔雀身上更为明显。这项研究发表在《PLOS 生物学》杂志上。 ... PC版: 手机版:

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突破性相机技术为人类开启"动物视界"

突破性相机技术为人类开启"动物视界" 了解动物感知由于眼睛中感光器的功能不同,不同动物对世界的感知也不同。例如,蜜蜂等动物和一些鸟类可以看到紫外线,而紫外线超出了人类的感知范围。重建动物实际看到的颜色可以帮助科学家更好地了解它们如何与周围的世界交流和导航。假色彩图像让我们得以一窥这个动态世界,但传统方法(如分光光度法)往往耗时较长,需要特定的照明条件,而且无法捕捉到移动图像。Vasas 等人(2024 年)发布了一个新的摄像系统和软件包,研究人员和电影制作者都可以通过它来捕捉和展示动物视角的视频。这幅三只雄性橙硫雀 Colias eurytheme 的图像就是其中的一个例子。图片来源:Daniel Hanley(CC BY 4.0)动物视角成像技术突破为了解决这些局限性,研究人员开发了一种新型摄像机和软件系统,可在自然光条件下捕捉移动物体的动物视角视频。摄像机同时记录四个颜色通道的视频:蓝色、绿色、红色和紫外线。这些数据可被处理成"感知单元",根据现有的动物眼睛感光器知识,制作出动物如何感知这些颜色的精确视频。研究小组将该系统与使用分光光度法的传统方法进行了对比测试,发现新系统预测感知颜色的准确率超过 92%。新系统的影响和易用性作者说,这种新颖的相机系统将为科学家开辟新的研究途径,并使电影制作者能够制作动态、准确的动物观察周围世界的描述。该系统由市面上销售的相机构建而成,安装在模块化的3D打印外壳中,软件是开源的,其他研究人员今后可以使用并在此基础上发展这项技术。该研究的资深作者丹尼尔-汉利(Daniel Hanley)补充说:"长期以来,我们一直对动物如何观察世界着迷。感官生态学的现代技术让我们能够推断出静态场景在动物眼中的样子;然而,动物经常会对移动目标(如探测食物、评估潜在配偶的表现等)做出至关重要的决定。 在这里,我们为生态学家和电影制作人介绍了能够捕捉和显示动物在运动中感知的色彩的硬件和软件工具。"编译来源:ScitechDaily ... PC版: 手机版:

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世界上最强的杀毒剂,想不到是 TA 紫外线是一种极其强大的消毒剂,一项又一项的研究证明,紫外线可以消灭病毒和细菌,但人们却很少想到紫外线可以用来抵御病菌。事实上,大多数人一提到紫外线,就会联想到会导致癌症的有害太阳光,这显然不是广告宣传所希望达到的效果。幸运的是,在大流行病封锁几年后,研究人员发现了一种紫外线,其强度不足以穿透人体皮肤,但仍能有效阻止病菌。它能成为我们的下一道防线吗?请观看这支视频,了解更多信息。 via 开眼精选 (author: Vox 视频精选) Invalid media: video

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地下武器试验现在能以99%的准确率被探测到 以前,要区分核爆炸和其他地震源(如自然发生的地震或地面上的人为噪音)非常困难。第一作者、澳大利亚国立大学(ANU)的马克-霍加德(Mark Hoggard)博士说:"爆炸发生后,所有这些能量都会辐射出去,地震仪可以测量到这些能量。因此,科学问题变成了我们如何区分这和自然发生的地震?"这是七年前的一个问题,当时用于识别地下核爆炸的几种现有方法都无法确定朝鲜进行过这样的试验。这个神秘的国家后来证实,它已成功试验了威力在 100-370 千吨之间的武器。相比之下,100 千吨级炸弹的威力是 1945 年美国在广岛投下的炸弹的六倍。朝鲜是 21 世纪已知唯一进行过地下核试验的国家,但去年的卫星图像显示,俄罗斯、美国和中国近年来都在其核试验场建造了新设施。虽然没有迹象表明三个超级大国计划恢复此类试验,但乌克兰战争已使全球安全形势变得不确定。霍加德博士说:"通过使用一些经过修订的数学和更先进的统计处理方法,我们成功地将美国一系列 140 次已知爆炸的分类成功率从 82% 提高到了 99%。美国的核试验主要是在内华达州的沙漠中进行的,所有这些试验都有详尽的地震记录,因此它提供了一个非常有用的数据集。我们的新方法还成功识别了朝鲜从 2006 年到 2017 年进行的所有六次试验。"霍加德博士说,世界上某些地方可能仍然存在秘密进行地下核试验的情况,而地震的数量之大使得调查每一次地震事件以确定其是否可疑变得十分困难。该图显示了研究人员分析的 140 次爆炸和 1149 次地震。图中显示了之前被误认为是地震的爆炸(红色钻石)和被错误归类为核爆炸的地震(绿色钻石)。资料来源:澳大利亚国立大学霍加德博士称该模型"相当快",因此"或多或少适合实时监测,这使得像我们这样的有效方法变得更加重要。这也不需要任何新的装备你不需要安装卫星或类似的东西,我们只是使用标准的地震数据。"这项研究是由澳大利亚国立大学和美国洛斯阿拉莫斯政府研究实验室的地球科学家和统计学家团队共同完成的。他们说,新方法"提供了一种快速评估爆炸事件可能性的方法"。该数学模型是通过分析核爆炸源和地震源处岩石变形模式的物理差异而建立的,使专家们能够确定所记录的噪音更有可能属于哪种地震事件。20 世纪 60 年代古巴导弹危机和《部分禁止核试验条约》将核武器试验限制在地下后,国际社会的努力转向监测重大地震波。该协议是在多年来在地面和/或水下进行的破坏环境的实验之后提出的。这些实验污染了许多地方,在某些情况下导致了灾难性的放射性沉降物。但新的监测要求也带来了挑战主要是如何区分核爆炸和其他地震源。六十多年过去了,但这项新研究背后的科学家们相信,他们的创新方法现在可以让全面禁止核试验条约组织(CTBTO)等组织更轻松地完成这项工作,该组织的任务是对核试验进行国际监督。霍加德博士说,他的团队的数学模型将成为"禁核试条约组织的又一个工具,用于探测任何可能秘密进行的地下试验"。他补充说:"鉴于几个主要国家仍不愿批准《全面禁止核试验条约》,禁止未来所有试验的可能性不大。因此,要确保各国政府对核武器试验造成的环境和社会影响负责,支持良好的监测计划至关重要。"编译自:ScitechDaily ... PC版: 手机版:

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游泳时千万不要穿白色和蓝色的泳衣 真的很危险 那么,泳衣等运动服装到底应该怎么挑颜色呢?今天我们就来从实用性、安全性的角度,探究一下服装颜色选择中的学问。穿什么颜色的泳衣更安全?游泳是很多人在夏季喜爱的一项运动,大家(特别是儿童)在水中的安全是最为重要的,而泳衣的颜色可以提供一定的安全防范作用。有专业机构开展了一项实验来研究泳衣颜色对儿童安全的影响,实验在室内泳池和户外湖泊中观察不同颜色的泳衣在平静水面、有波浪的水面的可见性,得出结论:在室内泳池和湖泊水中,对比度强烈的荧光色系均是最佳的泳衣颜色。荧光色泳衣可以提高儿童在水中的可见度,有助于家长或者安全人员看护在水中的儿童。而白色、浅蓝色、黑色则是不推荐的泳衣颜色,实验中这些颜色的可见度欠佳或者会与环境混为一体,而不易察觉。这个实验结论同样可以适用于成人选择泳衣的场景。针对泳衣颜色可见度的实验防晒到底选深色还是浅色?进入炎热的夏季,大家在户外运动中要注意加强防晒。面对火热的太阳,大家往往倾向于选择浅色服装,感觉会比较凉爽,但是这种情况下会有较多的紫外线透过面料投射到皮肤上;而深色系的服装,大部分紫外线会被服装面料吸收,透过面料达到皮肤表面的紫外线大大减少。以最常见的运动服装面料涤纶为例,研究发现涤纶面料的颜色对防紫外线辐射性能的影响从大到小依次为:黑色、藏青色、红色、深绿色、紫色。黑色、藏青色、红色的涤纶面料防晒性能较佳。可惜的是,深色服装吸收了大量紫外线会造成服装本身的温度升高,使人感到闷热。现在有一些运动服装,则会采用专业的防紫外线面料(这里是指符合国家标准 GB/T 18830-2009《纺织品防紫外线性能的评定》的防紫外线纺织品,达到 UPF>40,UVA 透过率<5%),这类面料经过专门的防紫外线加工工艺,能提供足够有效的防紫外线功能,此时服装的颜色则不是关键的防紫外线因素,此种情况下可以选择浅色系的运动服装,达到防晒而不闷热的效果。穿什么颜色不容易被蚊子叮?夏季,蚊子数量大增,特别是在夜晚,蚊子成为很多人在外面遛弯、运动时候的首要困扰。蚊子具有趋暗的习性,穿着深暗色(如黑色、暗红色等)的服装更容易招惹蚊子的叮咬,而浅色系(如白色、浅黄色等)的服装则可以减少被蚊子叮咬的概率。现在的户外防蚊还可以使用便携式防蚊喷雾、驱蚊水等产品,选择合适的运动服装搭配使用这些专业防蚊产品可以提高防蚊的效果。跑步与骑行选这些颜色的衣服夏季进行户外跑步和自行车运动的人也越来越多,在城市道路进行跑步或者骑自行车,在服装颜色的选择上应该尽量鲜艳醒目。有研究表明,在白天的光线下,荧光黄绿色是最佳的选择,此时人的眼睛对这一颜色的波长最为敏感。到了夜晚光线昏暗的时候,橙红色和红色则表现更优。夜间运动最好还要选择有反光材料的服装或者在合适的部位配上专业的户外反光带,增加自己的可见性,防止发生碰撞,提高安全性。徒步探险这些颜色更安全户外探险也成为越来越流行的运动,不同的探险场景下,对服装的颜色会有不同的需求。例如,丛林探险从安全角度考虑应该穿着与环境颜色反差较大的颜色提高自己的可见性,避免绿色、浅黄色等,这样便于得到同行人员关注。但是从生态保护的角度来考虑,最好采用与环境色相仿的迷彩色以免惊扰到在丛林里生活的动物,所以丛林探险的着装颜色要根据具体情况在外层服装和内层服装之间做好合理安排。而洞穴探险的环境一般较为黑暗,应该选择跟夜跑环境下相似的高亮度颜色服装,并配有反光材料。沙漠探险则需要避免选择与沙漠颜色相同的色系,而要选择红色、橙色等亮色。冰雪运动衣服颜色有讲究虽然现在是夏天,但咱也可以提前凉爽一下,在北京冬奥会带动下,冬季冰上和雪上运动也越来越火热,滑冰和滑雪运动的服装选择也有很多学问。从颜色选择上来说,宜选择颜色鲜艳的户外滑雪服,例如红色、橙色、蓝色、荧光黄等或者高纯度的对比色搭配设计。一方面,鲜艳的颜色可以给穿着者温暖的视觉感受,另一方面可以提高自己的可见性,在高速滑行时提醒别人避让,防止发生碰撞;更重要的是在危险发生的情况下,鲜艳的滑雪服将有利于救援人员发现受伤人员,及时施救。最后总结一下,户外运动的服装,除了要考虑颜色赏心悦目,咱也得考虑不同运动的特点,根据需要,优先选择能给我们带来安全的服装。 ... PC版: 手机版:

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