蜜蜂摆尾舞的自动检测与解码

蜜蜂摆尾舞是动物通讯中最著名的例子之一。采集蜂通过复杂的动作展示引导其巢友前往有利资源。本质上，该舞蹈编码了到野外资源的极坐标。未就业的采集蜂跟随跳舞者的动作，然后在野外搜寻被宣传的地点。在过去几十年中，生物学家采用了不同的技术来测量蜜蜂摆尾舞的关键特征并解码其传达的信息。早期技术涉及使用量角器和秒表直接从观察蜂箱中测量舞蹈的朝向和持续时间。近期方法采用数字视频记录并在屏幕上进行手动测量。然而，手动方法非常耗时。因此，大多数研究仅在短时间内考察少量动物。我们开发了一个能够实时自动检测、解码和映射通讯舞蹈的系统。在本文中，我们描述了我们的记录设置、用于舞蹈检测与解码的图像处理步骤，以及将舞蹈映射到野外的算法。所提出的系统的检测准确率为 90.07%。解码的摆尾朝向平均误差为 -2.92{\deg}（$\pm$ 7.37{\deg}），完全在人类误差范围内。为了评估和展示该系统的性能，一组蜜蜂被训练前往人工喂食器，蜂群中的所有舞蹈均被自动检测、解码和映射。此处展示的系统是首个公开提供的此类系统，包括源代码和硬件规格。我们希望这将促进对蜜蜂摆尾舞的定量分析。