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Nächtliches Treiben

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Nächtliches Treiben

Beitragvon Chris Quinn » 13. April, 2017, 10:35

Hallo Forum,
nur für den Fall, dass es jemanden interessiert, möchte ich kurz von nächtlichen automatischen Aufnahmen meiner Ameisenfarm berichten.

Da die Entwicklung meiner Kolonien nur im Schneckentempo verläuft, wollte ich gerne wissen, ob denn wenigstens die Pygmäe gelegentlich vom Futter frisst, das ich gewissenhaft anbiete oder ob sie lieber verhungert um mich zu ärgern.

Dazu habe ich meine Kamera ohne Infrarotfilter zusammen mit 5 IR-Leds über der Futterstelle positioniert und probeweise für eine Nacht meinen Raspberry Pi angewiesen halbstündlich ein Bild zu schießen. Da der Fokus der Kamera auf ferne Objekte eingestellt ist, habe ich zwischen Futterstelle und Objektiv außerdem eine Lupe befestigt - eine krude und sehr wackelige Konstruktion, die nichts für ungeduldige Naturen ist.

Es ist wohl überflüssig zu sagen, daß auf keinem der Bilder eine Ameise zu sehen ist, aber ich bin von der Qualit\"at so positiv überrascht, insofern, daß ich meine die Pygmäe hätte entdecken können, wenn sie zufällig im Bild gewesen wäre, sodaß ich ein Bild beispielhaft hier vorzeigen möchte.

Oben links erkennt man einen Strohhhalm als Nestausgang, aus dem ein weißer Bindfaden auf eine Alufolie führt. Die hellen Flecken sind mit Zuckerwasser getränkte Watteknäuel. Die Pygmäe reibt sich die Mandibel vor Schadenfreude (nicht im Bild).

Ich möchte das ganze noch verbessern und hoffe, daß mir das über die Feiertage gelingt. Am besten wäre ein zweiter Raspi...
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beispiel.jpg

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Re: Nächtliches Treiben

Beitragvon Serafine » 13. April, 2017, 18:54

Bei meinen Campos ist es so dass die Pygmäe typischerweise immer so 10 Minuten nachdem abends das Licht ausgegangen ist rauskommt und etwa 10-15 Minuten die Umgebung auskundschaftet, trinkt, etc.
Schwaches rotes Licht ist ihr dabei egal, damit kann man sie gut beobachten. Wenn sie wieder drin ist kommt sie dann aber normalerweise nicht mehr raus (zumindest nicht für die nächsten 2-3 Stunden bis ich dann schlafen gehe).

Wäre eventuell einen Versuch wert das Bildintervall in den ersten 30 Minuten auf 2-3 Minuten zu senken, da ist die Chance vermutlich höher sie draufzubekommen. Die bleibt ja wahrscheinlich nicht länger draußen als nötig.
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Re: Nächtliches Treiben

Beitragvon Chris Quinn » 17. April, 2017, 17:15

Das ist ein guter Tip, den ich berücksichtigen werde. Leider ist meine Bestellung über die Feiertage nicht vollständig eingetroffen, sodaß ich nicht genau sagen kann, wann ich die Verbesserungen werde vornehmen können. Auf den Bildern der letzten Nächte ist keine Pygmäe zu sehen (nur ein etwas gruselig schrumpfendes Stückchen Birne).
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Re: Nächtliches Treiben

Beitragvon Gast » 17. April, 2017, 18:23

Du könntest auch ein Skript programmieren, das mittels OpenCV erkennt, wenn eine Ameise ins Bild läuft und dann das Video so lange aufnimmt, bis die Ameise wieder aus dem Bild geht. Alternativ könntest Du auch nur ein Foto aufnehmen.
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Re: Nächtliches Treiben

Beitragvon Chris Quinn » 22. April, 2017, 14:00

Mittlerweile ist mir endlich eine Aufnahme der Pygmäe gelungen. Das erleichtert mich, weil ich meine, mir nun Hoffnung machen zu dürfen, daß die Gründung einen guten Ausgang nehmen kann. Außerdem zeigt es, daß meine "Ausrüstung" für Aufnahmen grundsätzlich ausreichend ist; wenngleich die Qualität noch verbessert werden sollte.

Ein wenig die Ameisen mit Hilfe von OpenCV zu beobachten und deren Entwicklung und Verhalten zu studieren, ist eines meiner Ziele. Und jetzt, da ich weiß, daß es etwas zu beobachten gibt und wonach ich Ausschau halten muß, kann ich mich auch intensiver mit der Umsetzung auseinandersetzen.
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nimm_das_sielmann.jpeg
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Re: Nächtliches Treiben

Beitragvon Chris Quinn » 30. April, 2017, 16:40

In der Zwischenzeit konnte ich ein paar Aufnahmen machen, die dem Titel dieses Fadens etwas gerechter werden: es sind Bilder, die eine entfesselte Pygmäe im Kampf mit einem Schnakenstück zeigen. Schon am nächsten Morgen, als ich einen Kontrollblick ins Formikarium warf, stutzte ich, weil am Abend davor doch noch alles woanders lag...

was_guckstn_so.png
Die 5 Aufnahmen wurden entstanden über einen Zeitraum von 40 Minuten


begreifst_es_nicht.png


kriegste_nicht_genug.png


haste_gemuckt.png


keiner_mag_nazis.png


Bedenkt man die Kleinheit der Ameise, so sind die Bilder um so beeindruckender.

Tags drauf habe ich ihr ein etwas kleineres Stück Futterinsekt angeboten, das sie tatsächlich ins Nest geschafft zu haben scheint. Leider habe ich von dem eigentlichen Transportvorgang keine Aufnahme, jedoch gibt es Aufnahmen, die zeigen, daß
1. die Ameise nachweislich am Futter war
2. nachdem Futter Futter und Pygmäe verschwunden waren, war das Ästchen, das zum Nesteingang führt, stark verschoben

ziel_erfasst.png
Man beachte die Lage des Stöckchens, das zum RG führt


das_futter_ist_im_nest.png


Ich kann mich nur wundern, wie das winzige Wesen den Brocken über den steilen, wackeligen Steg geschafft hat - Ameisen sind spitze.

Was die technische Seite des Projekts angeht, so bin ich mittlerweile soweit, daß nicht länger Aufnahmen blind nach festgelegten Zeitintervallen angefertig werden, sondern Aufnahmen regelmäßig auf Hinweise für eine Ameise im Bild untersucht werden, sodaß eine entsprechende Reaktion erfolgen kann.

Die vorläufige Vorgehensweise beruht auf folgender einfacher Idee: an der Futterstelle ist so gut wie nichts los; und wenn doch, dann scharwenzelt da höchstens eine Pygmäe herum. Also vergleicht mein Programm die aktuelle Aufnahme mit einem Hintergrundbild. Wenn hinreichend große Unterschiede festgestellt werden, wird dies als speicherwürdig gewertet.

Zukünftig möchte ich gerne noch Bewegungen bzw. den optischen Fluss zwischen zwei Bildern berücksichtigen, oder sogar Objekterkennung durchführen. Letzteres könnte besonders interessant sein, um späterhin auch größere Kolonen zu beobachten.

Leider ist das Debuggen und die Bestimmung sinnvoller Parameter etwas umständlich, weil mir aufgrund der geringen Aktivität der Tiere so wenig Beispielbilder zur Verfügung stehen. Meiner Ansicht nach werden noch zu viele falsch-positiv Fehler gemacht. Andererseits heißt aber nicht, nur weil ich keine Ameise auf dem Bild ausmachen kann, daß nicht doch eine da ist.

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Re: Nächtliches Treiben

Beitragvon Chris Quinn » 14. Mai, 2017, 14:05

Wie schon im Haltungsbericht angeklungen, gab es viel Aktivit\"at. Daher sind mir auch eine Reihe von neuen Aufnahmen nächtlichen Treibens gelungen. Mit den neuen Daten hoffte ich die Wahrscheinlichkeit der falsch-positiv Fehler drücken zu können, jedoch habe ich Zweifel, ob dies gelungen ist. Denn waren die Bild-Parameter, die eine Ameise repräsentieren, schon vorher höchst zweifelhaft, so wurden sie mit den neuen Daten eher noch schlechter.

Ich lasse zu "auffälligen" Konturen im Bild die Fläche, die Färbung und die sogenannten Hu-Momente berechnen. Wenn die Werte hinreichend - d.h. mehr oder weniger willkürlich - nahe bei den empirisch ermittelten Durchschnittswerten, die sich durch vorherige Aufnahmen der Pygmäe ergaben, liegen, wird die Kontour als Ameise gewertet. Leider sind die Standardabweichungen der Parameterwerte riesig, z.B. ist die Standardabweichung der Fläche der Ameise
ungefähr so groß wie die der durchschnittliche Flächeninhalt selber! Und leider hat sich daran mit den neuen Werten nichts geändert, sondern eher verschlechtert.

Von Vorteilhaft hat sich erwiesen, die Bilder auch auf Bewegungen hin zu untersuchen.

Mein bisheriges Fazit ist, daß die Bildqualit\"at nachts zu schlecht ist, um halbwegs sicher eine Ameise als Abweichung vom Hintergrund zu erkennen. Ich w\"urde aber gerne noch versuchen, ob ich nicht bessere Resultate erzielen kann, wenn ich Methoden des sog. maschinellen Lernens anwende, um eine Ameise im Bild entdecken zu können.

Sonst ist es wohl das Vern\"unftigste sich ganz auf die Detektion von Bewegungen im Bild zu beschr\"anken. Immerhin erkenne ich auf nächtlichen Bildern auch meist nur dann die Pygmäe, wenn ich zwei aufeinanderfolgende Aufnahmen vergleiche.

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Re: Nächtliches Treiben

Beitragvon Chris Quinn » 21. Mai, 2017, 11:21

Wie man es NICHT machen sollte...

Ich hatte etwas an meiner Ameisenerkennung gearbeitet, weil ich von den bisherigen Resultaten nicht überzeugt war. Dazu habe ich ein neues Konzept ausprobiert. Dieses hatte ich abends noch schnell versucht wenigstens ansatzweise in das alte Programm zu integrieren.
Da am vergangenen WE sehr viel Aktivität zu verzeichnen war, aber nicht in der darauffolgenden Nacht, hatte ich auch in dieser Nacht mit keiner Aktivität gerechnet, weshalb ich mit keinem Schaden gerechnet habe. Im Grunde wäre mir das sogar recht gewesen, weil ich die Wahrscheinlichkeit für falsch-positiv Fehler verringern wollte - da konnte ich sowieso keine Aktivität brauchen.

Doch leider waren die Schwellwerte für eine Aufnahme durch die Veränderungen so hoch gesetzt worden, daß das Inferno, das die Pygmäe entfacht hat, leider nur sehr unvollständig dokumentiert wurde. Die wenigen Zeugnisse möchte ich aber gerne mitteilen. Der Effekt ist deutlicher, wenn man zwischen den Bildern hin- und herschaltet.

vorher.png


nachher.png


Der Zeitspanne zwischen den Bildern beträgt etwas mehr als 3 Stunden. Man beachte, daß fast alle dunklen Sandbrocken eine veränderte Lage haben. Sogar das Stückchen, daß vorher unter dem Nesteingang lag, wurde bewegt.
Der weiße Fleck am Nesteingang im Nachher-Bild ist nicht etwa ein Bildfehler, sondern eine Gipsschuppe vom Formikariumgrund, die die Pygmäe versucht hat in den Nesteingang zu ziehen. Das Gipsstück war natürlich viel zu groß, als daß auch nur die geringste Möglichkeit bestanden hatte, sie ins Nest zu bekommen.
Trotzdem hat sie das Teil, das mindestens 10 Mal so groß wie sie selber ist, aufgenommen und über den den schmalen Ast zum Eingang geschleppt, wo es stecken blieb und mich an Morgen begrüßte. Mein erster Gedanke bei diesem Anblick war, daß die Gyne für ein paar Tage das Nest verlassen hat und die Pygmäe ihre Teenager-Freunde auf eine kleine Party eingeladen hatte, die sich zur besten des Jahres entwickelt hatte.

Futter scheint weiterhin ignoriert zu werden.

Ich habe mittlerweile die neue Idee zur Ameisenerkennung parallel zur alten Methode implementiert, sodass die Leistungsfähigkeiten besser verglichen werden kann.

Ich habe es schon mehrfach gesagt, und es ist ja auch allgemein bekannt, aber wenn man es sieht, so ist es immer wieder beeindruckend, wie kräftig Ameisen sind. Entweder das, oder die Pygmäe ist drogensüchtig auf Entzug und sucht ihr Depot, das sie irgendwo in der Arena vermutet.

Eine abschließende Warnung an den Sicherheitsrat der Vereinten Nationen in den U.S. of A.: Wenn die Ameisen sich einmal dazu entscheiden sollten die Weltherrschaft zu übernehmen, werden wir Menschen keine Chance haben sie daran zu hindern!



Nachtrag für diese Woche: Das neue Verfahren zur Erkennung von Aktivität hat sich bisher gut bewährt: nun gibt es kaum mehr Aufnahmen, die tatsächlich keine Ameisenaktivtät zeigen. Durch den Vergleich mit der alten Methode kann ich auch recht sicher sein, daß kaum Aktivität unregistriert verloren geht. Ferner ist sie viel simpler als die ursprüngliche Idee.

Außerdem bin ich dazu übergegangen Videos aufzunehmen statt einer Bildfolge. Dies ist natürlich speicherintensiver, aber auch viel informativer.

Zum Beispiel: In der Nacht vom 19.5. auf den 20.5. war die Pygmäe nahezu durchgängig außenaktiv im Zeitraum von 23:06 Uhr bis etwa 00:05 Uhr.
Die Aktivität begann mit der Nahrungsaufnahme. Danach durchlief sie die Arena und trug Sachen ins Nest ein. Dabei zeigte sich, daß es Bereiche des Formikariums gibt, in denen sie bevorzugt nach ihren Sachen sucht. Diesen Suchbereichen bleibt sie über längere Zeit treu, bis sie sich einem anderen Bereich zuwendet. Wechselt sie, weil sie die Ressourcen an dieser Stelle aufgebraucht sind oder hat sich ihr Bedürfnis geändert hat?

Im Zeitraum von 00:05 Uhr bis 02:42 Uhr wurde keine Aktivität registriert. Danach war sie wieder fast durchgängig bis 06:54 Uhr außenaktiv. Am Ende dieser Aktivitätsphase kam es wieder Nahrungsaufnahme.

Durch meine Tölpelhaftigkeit ist die erwähnte Konstruktion zur Verschliessung des Nesteingangs auseinandergefallen. Das tat mir zwar Leid, war aber nur eine Frage der Zeit, bis das passieren mußte; meiner Ansicht nach hatte das zweifelhafte Konstrukt überhaupt nur deswegen so lange bestand, weil die Pygmäe das eine oder andere Naturgesetz übertreten hat - unter meinem Dach dulde ich solche Schummeleien nicht.

Schön ist, daß mir dafür eine paar beeindruckende Aufnahmen gelungen sind, die ihre Wiederaufbauversuche zeigen - wie sie die riesigen Gipsschuppen transportieren kann, ist mir unbegreiflich. Meiner Einschätzung nach eine sehr glückliche Aufnahme!

schwerlasttransport.zip
Pygmäe trägt riesige Gipsschuppe zum Nesteingang (ca. 60 Sek.)
(34.56 MiB) 13-mal heruntergeladen


Noch schöner ist, daß ich das erste Mal Zeuge der Nahrungsaufnahme geworden bin: sie hat vom Zuckerwasser genascht - eine Sorge weniger. Gemäß der bereits erwähnten mir eigenen Ungeschicklichkeit habe ich eine ziemliche Überschwemmung im Formicarium erzeugt, was zur Folge hatte, daß man sieht, wie das Zuckerwasser glitzerte, als die Pygmäe in die Pfütze watete - ein Sonnenuntergang in der Karibik kann keine schöneren Lichteffekte erzeugen.

nahrungsaufnahme.zip
Pygmäe holt sich nasse Füße in Zuckerwasserpfütze (ca 60 Sek.)
(32.4 MiB) 12-mal heruntergeladen


Schließlich kann ich berichten, daß sie scheinbar sämtliche Scheu verloren hat auch tagsüber ihre Arena zu verunsichern. Nur einmal ist sie in Furcht geraten, als ich auch am Formikarium zugange war und Futter ausgetauscht habe. Es hat zwar eine Weile gedauert, aber dann hat sich schnell versteckt, um dann später flink ins Nest zu flüchten.
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