VisuTrack動物行為分析軟件
產(chǎn)品型號:XR-VT
簡介:

VisuTrack嚙齒類動物行為分析軟件是上海欣軟信息科技有限公司自主研發(fā)的全新系統(tǒng)。Visutrack動物行為學(xué)分析軟件融合了視頻采集、行為學(xué)實(shí)驗(yàn)觀察、行為學(xué)實(shí)驗(yàn)分析、指標(biāo)記錄和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)等功能,具備人性化的實(shí)驗(yàn)文件結(jié)構(gòu)、豐富實(shí)用的可擴(kuò)展插件以及與第三方軟件的輸入輸出控制模塊同步。此外,VisuTrack軟件還應(yīng)用了先進(jìn)的圖像識別算法,進(jìn)一步提升了其性能和準(zhǔn)確度,適應(yīng)更多實(shí)驗(yàn)需求。

詳細(xì)介紹
一、系統(tǒng)介紹
1.VisuTrack小動物行為學(xué)分析系統(tǒng)是上海欣軟信息科技有限公司自主開發(fā)的新一代系統(tǒng),集視頻采集、行為學(xué)實(shí)驗(yàn)觀察、行為學(xué)實(shí)驗(yàn)分析、指標(biāo)記錄以及數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)為一體,VisuTrack小動物行為學(xué)分析系統(tǒng)擁有更加人性化的實(shí)驗(yàn)文件結(jié)構(gòu)、豐富實(shí)用的可擴(kuò)展插件、同步第三方軟件的輸入輸出控制模塊以及前沿的圖像識別算法。
VisuTrack小動物行為學(xué)分析系統(tǒng)的行為識別技術(shù)(Behavior Recognition)解決了 What, Where, When 以及與生物信號的整合問題。與在空間上把動物減低到一個(gè)點(diǎn)(通常是質(zhì)心)并僅是跟蹤這個(gè)點(diǎn)的視頻跟蹤技術(shù)(video tracking)不同,VisuTrack小動物行為學(xué)分析系統(tǒng)的行為識別技術(shù)(Behavior Recognition)可以區(qū)分動物身體各部分(如頭,尾,前軀中心,身體重心,四肢等)以及動物的復(fù)雜精細(xì)動作。以此為基礎(chǔ),行為識別技術(shù)能自動識別復(fù)雜的動物行為,即動物在做什么;而目前其他國內(nèi)的的視頻軌跡跟蹤技術(shù)只能用于檢測動物在哪里。行為識別技術(shù)能捕捉的復(fù)雜的、自然的、和刻板的如下行為:
What—動物在做什么
When—動物什么時(shí)候做這個(gè)動作
Where—動物在哪里做
I/O Module—將行為與生物信號(腦電圖、血壓、神經(jīng)元活動、超聲波發(fā)聲)和實(shí)驗(yàn)刺激(聲音、光、電擊等)整合,VisuTrack小動物行為學(xué)分析系統(tǒng)提供整合方案和模塊寫入等方式同步實(shí)時(shí)分析。

二、系統(tǒng)模塊組成
VisuTrack小動物行為學(xué)分析系統(tǒng)包含多種主要功能模塊:
基礎(chǔ)模塊(Basic module)
輸出輸出控制模塊(I/O Module)
插件模塊(Plug-in module)
GLP模塊(GLP module)
包括轉(zhuǎn)圈(Circling)、理毛(Grooming)以及嗅探(Sniffing)等的復(fù)雜精細(xì)行為模塊
VisuTrack小動物行為學(xué)分析系統(tǒng)一個(gè)完全利用第三代行為學(xué)技術(shù)—行為識別技術(shù)的優(yōu)良系統(tǒng)。可以適應(yīng)目前大多數(shù)主流行為學(xué)實(shí)驗(yàn)的需要,同時(shí)提供豐富的參數(shù),提高檢測的靈敏度和準(zhǔn)確度。
三、軟件應(yīng)用范圍
學(xué)習(xí)記憶實(shí)驗(yàn):
Morris水迷宮、八臂迷宮、十二臂迷宮、Y迷宮、T迷宮、Barnes迷宮、六臂水迷宮
焦慮抑郁實(shí)驗(yàn):
高架十字迷宮、曠場實(shí)驗(yàn)、自發(fā)活動、O迷宮、明暗箱(黑白箱)
探索行為實(shí)驗(yàn):
新奇物體識別實(shí)驗(yàn)、動物交際實(shí)驗(yàn)、洞板實(shí)驗(yàn)、孔洞實(shí)驗(yàn)
成癮實(shí)驗(yàn):
條件位置偏愛(CPP)、條件位置厭惡(CPA)
外部控制實(shí)驗(yàn):
條件性光刺激、聲刺激、電刺激、光遺傳、電生理同步,提供TTL接口后,更適用于避暗實(shí)驗(yàn)、跳臺實(shí)驗(yàn)、睡眠剝奪實(shí)驗(yàn)、學(xué)習(xí)無助實(shí)驗(yàn)、飲水電擊實(shí)驗(yàn)、場景恐懼實(shí)驗(yàn)、家居行為等。
四、技術(shù)特點(diǎn)
4.1 新一代行為識別算法
系統(tǒng)擁有多種功能強(qiáng)大的動物檢測及消除噪音的檢測方法,可以應(yīng)付幾乎所有的復(fù)雜實(shí)驗(yàn)環(huán)境下的行為實(shí)驗(yàn),支持Animal Size動物的大小、Animal Color 動物顏色與背景差(黑-白、白-黑、雜色-變化背景等),同時(shí)支持自動閾值、手動閾值、復(fù)雜閾值(既白又黑)、頭部朝向閾值等:
智能識別法,適用于新手實(shí)驗(yàn)員,能夠快速、準(zhǔn)確、自動識別實(shí)驗(yàn)動物
灰度法,適合光線穩(wěn)定,實(shí)驗(yàn)環(huán)境背景與被檢測動物色差明顯的實(shí)驗(yàn)
靜態(tài)背景法,適合實(shí)驗(yàn)環(huán)境背景不均衡,亮暗不明,但背景相對固定的實(shí)驗(yàn)
動態(tài)背景法,適合實(shí)驗(yàn)環(huán)境背景不均衡,亮暗不明,且背景會微弱變化的實(shí)驗(yàn)
高斯背景法,適合環(huán)境背景復(fù)雜,光線微弱,動物顏色與背景差異較小的實(shí)驗(yàn)
色度法,適合顏色輔助標(biāo)記的實(shí)驗(yàn)
深度學(xué)習(xí)模型法,無需輔助標(biāo)記,便可區(qū)分動物ID號,且可以準(zhǔn)確識別動物的任意關(guān)鍵點(diǎn)
4.2 多體位點(diǎn)識別技術(shù)
軟件對動物形體進(jìn)行全局分析,以檢測鼻尖(Nose position)、前部軀體中心(Forebody Center)、身體中心(Animal Center)和尾根(Tail Base position)四個(gè)特征點(diǎn),并據(jù)此分析動物行為。



4.3 復(fù)雜精細(xì)行為檢測
系統(tǒng)可以全自動分析更多實(shí)驗(yàn)動物的精細(xì)行為, 如爬行/靜止/原地微動,擺頭/甩頭,理毛修飾,轉(zhuǎn)圈,支撐站立,靠邊行走,嗅探,伸長,身體彎曲等,并可以生成相應(yīng)時(shí)間內(nèi)的動物行為圖譜;



4.4 外部輸入輸出控制與觸發(fā)功能
將行為與生物信號(腦電圖、血壓、神經(jīng)元活動、超聲波發(fā)聲)和實(shí)驗(yàn)刺激(聲音、光、電擊等)整合,VisuTrack小動物行為學(xué)分析系統(tǒng)提供整合方案和模塊寫入等方式同步分析。利用智能的觸發(fā)選項(xiàng)功能,可以自定義Event和Action,實(shí)現(xiàn)自動開始分析、停止分析以及暫停分析、恢復(fù)分析等功能。系統(tǒng)可以依據(jù)行為條件發(fā)出TTL/SDI信號的控制命令,自動控制外部硬件,例如控制水迷宮平臺的升降,控制八臂迷宮的門開啟,控制電刺激等操作。


4.5 GLP實(shí)驗(yàn)?zāi)K
系統(tǒng)包含了GLP模塊(GLP Module),可以實(shí)現(xiàn)用戶權(quán)限、用戶策略分配,系統(tǒng)自帶管理員模式、審閱用戶模式以及實(shí)驗(yàn)員模式,對應(yīng)有不同的軟件使用權(quán)限,并可以導(dǎo)出符合GLP要求的操作日志表以及審閱日志表,同時(shí)可以開展動物行為“雙盲”實(shí)驗(yàn)。
針對于學(xué)校構(gòu)建動物行為實(shí)驗(yàn)室平臺,為方便高效管理,還可以額外允許根據(jù)實(shí)驗(yàn)室要求,分配實(shí)驗(yàn)員操作軟件的權(quán)限,為所有學(xué)員內(nèi)置各種規(guī)范的實(shí)驗(yàn)?zāi)0嬉约坝脩糇远x實(shí)驗(yàn)?zāi)0妗?br /> 4.6實(shí)時(shí)功能
軟件具有實(shí)時(shí)功能,可以實(shí)時(shí)顯示插件窗口,用以實(shí)時(shí)顯示動物的跟蹤狀態(tài),判斷是否準(zhǔn)確跟蹤;Event窗口,實(shí)時(shí)顯示動物跟蹤分析過程的精細(xì)行為事件;Result窗口,實(shí)時(shí)顯示指標(biāo)測量結(jié)果;
4.7實(shí)驗(yàn)復(fù)檢功能
軟件提供復(fù)驗(yàn)功能,即對檢測的事件可以通過點(diǎn)擊來自動回/播放相應(yīng)事件對應(yīng)的視頻,便于校驗(yàn);可調(diào)整分析參數(shù),對實(shí)時(shí)分析時(shí)錄下來的視頻/軌跡點(diǎn)進(jìn)行重新分析以改進(jìn)分析結(jié)果,而無需重做實(shí)驗(yàn)重新記錄視頻/分析視頻;
4.8區(qū)域進(jìn)入判斷標(biāo)準(zhǔn)
提供多種動物進(jìn)入?yún)^(qū)域判斷標(biāo)準(zhǔn):中心點(diǎn)進(jìn)入、身體面積進(jìn)入以及體位點(diǎn)判斷進(jìn)入,同時(shí)可以自定義相關(guān)判斷標(biāo)準(zhǔn)的閾值,動物處在不同的實(shí)驗(yàn)容器中,我們需要更換不同的判斷標(biāo)準(zhǔn)來提供實(shí)驗(yàn)的可信度和準(zhǔn)確性。
4.9同步分析不同類別實(shí)驗(yàn)
同一套軟件可以在同一臺電腦上同一時(shí)刻在線或離線分析不同的動物行為實(shí)驗(yàn),提高實(shí)驗(yàn)效率的同時(shí)更增加了藥效評價(jià)的可靠性、實(shí)時(shí)性以及同步性,且分析結(jié)束后數(shù)據(jù)會自動按照實(shí)驗(yàn)類別歸類,尤其適合應(yīng)用于學(xué)校構(gòu)建動物行為實(shí)驗(yàn)公共平臺和批量離線處理視頻。如圖,可以同時(shí)離線分析morris水迷宮、八臂迷宮、高架十字迷宮和曠場實(shí)驗(yàn)視頻。


五、數(shù)據(jù)管理功能
5.1 實(shí)驗(yàn)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)
VisuTrack小動物行為學(xué)分析系統(tǒng)支持分段檢索數(shù)據(jù)、分組統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)以及軌跡篩選功能,能夠讓用戶在不使用第三方軟件的情況下,也可以得到強(qiáng)大的統(tǒng)計(jì)處理功能,可以計(jì)算選中指標(biāo)的方差和標(biāo)準(zhǔn)差,繪制并導(dǎo)出相應(yīng)指標(biāo)的直方圖。系統(tǒng)可自動計(jì)算平均值、標(biāo)準(zhǔn)偏差、標(biāo)準(zhǔn)誤差、方差、潛伏期等數(shù)據(jù),可自動生成餅圖、曲線圖,柱狀圖等。


5.2 曲線軌跡展示
VisuTrack小動物行為學(xué)分析系統(tǒng)提供了多種形式的動物活動軌跡可視化展現(xiàn)方式:軌跡圖、熱圖以及3D活動量圖。


六、豐富的插件功能
VisuTrack小動物行為學(xué)分析系統(tǒng)提供了豐富的插件功能,方便為用戶擴(kuò)展定制個(gè)性化的實(shí)驗(yàn)和測試指標(biāo),目前,我們已經(jīng)定制了Morris水迷宮、曠場實(shí)驗(yàn)、新物體識別實(shí)驗(yàn)以及Y迷宮等插件模塊,通過這些插件的啟用,用戶更加方便開展“不同尋?!钡男袨閷W(xué)實(shí)驗(yàn),并計(jì)算出“與眾不同”的行為學(xué)指標(biāo)參數(shù)。
6.1 Morris水迷宮插件
Morris水迷宮插件允許用戶額外的定義設(shè)置相關(guān)搜索策略區(qū)域參數(shù)(直線式搜索、趨向式搜索、邊緣式搜索),測試更加豐富的水迷宮實(shí)驗(yàn)指標(biāo),同樣接受用戶定制各類深度的指標(biāo):轉(zhuǎn)向搜索、方向趨近、距離趨近等。


6.2 新物體識別插件
新物體識別實(shí)驗(yàn)插件在基礎(chǔ)模塊的三點(diǎn)識別的基礎(chǔ)上,引入了更加復(fù)雜的判斷機(jī)制來檢測動物頭部(鼻尖)是否有效接觸興趣物體,如頭部偏向閾值。


6.3 曠場實(shí)驗(yàn)插件
曠場實(shí)驗(yàn)插件可以讓用戶進(jìn)一步評價(jià)動物在曠場實(shí)驗(yàn)箱里的跨格行為,比如跨格次數(shù)和跨格等級、近壁距離等。
6.4 Y迷宮插件
Y迷宮插件可以擴(kuò)展讓用戶在Y迷宮實(shí)驗(yàn)中,檢測動物自發(fā)交替行為的相關(guān)參數(shù),比如異臂單步循環(huán)次數(shù)(SAP),首尾同臂循環(huán)次數(shù)(AAR)以及同臂單循環(huán)次數(shù)(SAR)。

七、測試指標(biāo)
我們?yōu)橛脩籼峁┝朔浅XS富的動物行為測試參數(shù),通過這些參數(shù)可以幫助用戶分析各類動物行為信息。所有的測試指標(biāo)都**到每一個(gè)用戶定義的分析區(qū)域。
常規(guī)指標(biāo):活動路程、逗留時(shí)間、運(yùn)動速度
實(shí)驗(yàn)指標(biāo):各區(qū)域潛伏期(**進(jìn)入時(shí)間)、進(jìn)入次數(shù)、進(jìn)入深度、路程比例
特色指標(biāo):休息(靜止)時(shí)間、掙扎時(shí)間、Freezing時(shí)間、Freezing次數(shù)
探索指標(biāo):頭部接觸次數(shù)、接觸時(shí)間、接觸潛伏期、接近時(shí)間、*大距離
精細(xì)行為指標(biāo):飲水次數(shù)、飲食次數(shù)、甩頭次數(shù)、修飾行為、卷縮行為、嗅探行為、伸長、僵直等
插件指標(biāo):轉(zhuǎn)向搜索、方向趨近、接近度、交替行為、跨格次數(shù)、跨格等級、支撐站立、搜索策略、自定義區(qū)域周邊活動情況、嗅聞半徑等



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