VisuTrack 동물 행동 분석 시스템

VisuTrack은동물 행동 분석 시스템

차세대 행동 인식 기술

소개 자료

1. 시스템 소개

VisuTrack 동물 행동 분석 시스템동물의 운동, 활동 및 행동을 자동으로 추적 및 분석하고 운동 속도, 거리, 영역 활동 등과 같은 변수를 제공하는 데 사용됩니다.VisuTrack은 동물의 신체 부위 구분 기술을 사용하여 동물의 신체 윤곽 중심, 동물의 코 끝 및 꼬리 뿌리를 엄격히 구분할 뿐만 아니라 * AI 이미지 인식 추적 기술을 응용하여 대량의 동물 행동 실험 원본 동영상을 학습하고 시뮬레이션함으로써 진정으로 전 과정 동물 원클릭 스마트 추적을 실현했다.

VisuTrack은 단순히 추적 소프트웨어가 아니라 * 실험 연구를 자동화하고 효율성을 높이며 인적 오류를 줄일 수 있는 플랫폼입니다.VisuTrack은 플랫폼으로서 형광등, 스피커, 발 전기 충격 및 음식 입자 분배기와 같은 외부 장치를 제어하는 복잡한 시나리오를 만들 수 있을 뿐만 아니라 타사 전기 생리, 광 유전, 칼슘 이온 신호 등과 데이터를 동기화할 수 있어 과학 연구자들에게 이상적인 맞춤형 실험 플랫폼을 제공한다.

2. 시스템 모듈 구성

VisuTrack에는 다음과 같은 다양한 주요 기능 모듈이 포함되어 있습니다.

• 기본 모듈(Basic Module)

• 출력 제어 모듈(I/O Module)

• 플러그인 모듈(Plug-in module)

• GLP 모듈(GLP module)

• 복잡 세부 동작 모듈

VisuTrack은 * 3세대 행동학 기술인 행동인식 기술을 활용하는 시스템입니다.현재 대부분의 주요 행동학 실험의 요구에 부응하는 동시에 제공매개변수, 체크의 민감도와 정확도를 향상시킵니다.

3. 소프트웨어 응용 범위

• 학습 기억 실험

Morris 물 미로, 팔팔 미로, 십이팔 미로, Y 미로, T 미로, Barnes 미로, 육팔 물 미로

• 불안 우울 실험

고가 십자 미로, 광장 실험, 자발적 활동, O 미로, 명암 상자(흑백 상자), 강제 수영, 꼬리

• 탐색 행동 실험

신기한 물체 식별 실험, 동물 교제 실험, 동판 실험, 구멍 실험

• 약물 중독 실험

조건부 위치 선호(CPP), 조건부 위치 혐오(CPA)

• 외부 제어 실험

조건성 빛 자극, 음성 자극, 전기 자극, 광 유전, 전기 생리 동기화, TTL 인터페이스를 제공한 후, 암흑 회피 실험, 점프 실험, 수면 박탈 실험, 학습 무력 실험, 식수 전기 충격 실험, 장면 공포 실험 등에 더욱 적합하다

4. 기술특징

4.1 차세대 행동 식별 알고리즘

시스템은 다양한 기능*의 동물 감지 및 소음 제거 감지 방법을 가지고 있으며, 거의 모든 복잡한 실험 환경에서의 행동 실험에 대처할 수 있으며, Animal Size 동물의 크기, Animal Color 동물의 색상과 배경 차이 (흑-백, 백-흑, 잡색-변화 배경 등) 를 지원하며, 자동 임계값, 수동 임계값, 복잡한 임계값 (백과 흑), 머리 방향 임계값 등을 지원합니다.

• AI 지능식별법, 초보 실험원에게 적용, 실험동물을 빠르고 정확하며 자동으로 식별할 수 있다

• 그레이스케일, 광선 안정, 실험 환경 배경과 검출된 동물의 색차가 뚜렷한 실험에 적합

• 정적 배경법은 실험 환경의 배경이 불균형하고 밝고 어둡지만 배경이 상대적으로 고정된 실험에 적합하다

• 동적 배경법, 실험 환경의 배경이 불균형하고 밝고 어두우며 배경이 미약하게 변화하는 실험에 적합하다

• 가우스 배경법, 환경 배경이 복잡하고 빛이 미약하며 동물 색깔과 배경의 차이가 적은 실험에 적합

4.2 다체위점 식별 기술

소프트웨어는 동물 형체를 전역적으로 분석해 코끝(Nose position), 앞쪽 몸통중심(Forebody Center), 몸통중심(Animal Center), 꼬리뿌리(Tail Base position) 등 네 가지 특징점을 감지하고 이에 따라 동물 행동을 분석한다.

동물 신체의 여러 점 모듈을 사용하여 소프트웨어는 동물의 코끝과 꼬리 뿌리를 식별할 수 있으며, 쥐나 생쥐의 기억을 연구할 때 동물의 코와 어떤 물체의 근접 또는 동물의 머리 방향은 모두 매우 유용한 매개변수에 속한다.머리 방향 영역은 관찰 영역 내부 또는 외부 물체에 대한 동물의 관심을 연구하는 새로운 물체 식별 실험에 매우 적합합니다.새로운 물체 탐색은 일반적으로 물체의 특정 반경 내의 동물 머리를 둘러싼 활동으로 정의됩니다.머리 방향 영역 변수는 쥐나 쥐의 머리 방향이 관심 지점을 향하는 정도 각도를 분석합니다.

소프트웨어는 또한 신체의 여러 점 검사를 사용하여 미로나 다른 영역으로 들어가는 전지를 더 정확하게 분석하고 어떤 신체 점이 전지에 들어가야 하는지를 정의하여 지표에 산입할 수 있다.후에 이 기능도 사회상호작용실험연구의 아주 좋은 보충이다.

4.3 복잡하고 세밀한 행위 탐지

시스템은 파행/정지/제자리 미동, 머리/떨기, 털 손질, 동그라미, 서서, 옆으로 걷기, 냄새 탐지, 신장, 신체 굴곡 등 더 많은 실험 동물의 정교한 행위를 전자동으로 분석할 수 있으며, 해당 시간 내의 동물 행위 도표 적시 순서도를 생성할 수 있다;이 모듈의 자동화는 사람의 눈으로 보는 것보다 장점이 많기 때문에 연구의 객관성과 유효성을 높일 수 있다.이 시스템은 정확성, 일관성 및 연속성을 제공합니다.동일한 동작에 대해 매번 동일한 방식으로 점수를 매깁니다.특히 장기적인 관찰의 유효성을 높였다.사람의 눈 관찰은 피곤할 수 있다. 몇 분 분량의 동영상에 대한 행동 평점은 몇 시간이 걸릴 수 있다. 정교한 행동 플러그인 기능은 자동으로 판단할 수 있어 절대 실망시키지 않는다.

4.4 외부 입출력 제어 및 트리거 기능

행동을 생체 신호(뇌전도, 혈압, 뉴런 활동, 초음파 발성)와 실험 자극(소리, 빛, 전기충격 등)과 통합하고, VisuTrack은 통합 시나리오와 모듈 쓰기 등의 방식으로 동시 분석한다.지능적인 트리거 옵션 기능을 이용하여 이벤트와 액션을 사용자 정의하여 자동으로 분석을 시작하고 분석을 중지하며 분석을 일시 중지하고 분석을 재개하는 등의 기능을 실현할 수 있다.

사진은 I/O box, 입출력 컨트롤러

실험 사례를 들어 광유전적 자극을 이용한 행동 연구를 할 때 실험과 하드웨어 제어가 큰 역할을 할 수 있다.동물의 행동이나 시간에 따라 실험과 하드웨어 제어 모듈을 이용하여 자극을 제어할 수 있다.아울러 실험 기간에 나타난 다양한 상황을 기록할 수 있어 빛 유전적 자극 행위 이후 어떤 행동 변화가 일어났는지 쉽게 분석할 수 있다.

4.5 GLP 실험 모듈

GLP 모듈(GLP Module)이 포함되어 있는 시스템은 사용자 권한, 사용자 정책 분배, 시스템 자체 관리자 모드, 사용자 검토 모드 및 실험자 모드를 가지고 있으며, 서로 다른 소프트웨어 사용 권한에 대응하며, GLP 요구에 부합하는 운영 로그 테이블을 내보내고 로그 테이블을 검토할 수 있으며, 동물 행동"이중 블라인드"실험을 수행할 수 있다.

학교에 동물 행동 실험실 플랫폼을 구축하기 위해 효율적이고 효율적인 관리를 편리하게 하기 위해 실험실의 요구에 따라 실험원이 소프트웨어를 조작할 수 있는 권한을 분배하고 모든 학생에게 각종 규범의 실험 템플릿을 내장하며 사용자의 실험 템플릿을 사용자 정의할 수 있다.

4.6 포괄적인 실시간 기능

소프트웨어는 전면적인 실시간 기능을 가지고 있어 플러그인 창을 실시간으로 표시하여 동물의 추적 상태를 실시간으로 표시하고 정확한 추적 여부를 판단할 수 있다;동물 추적 분석 과정의 정교한 행동 이벤트를 실시간으로 보여주는 이벤트 창;지표 측정 결과를 실시간으로 표시하는 Result 창

4.7 실험 재검사 기능

소프트웨어는 재검사 기능을 제공하는데, 즉 검사한 사건에 대해 클릭을 통해 자동으로 해당 사건에 대응하는 동영상을 회/재생할 수 있어 검사하기 편리하다;분석 파라미터를 조정하여 실시간 분석 시 녹화된 비디오/궤적 점을 재분석하여 분석 결과를 개선할 수 있으며 다시 실험하여 비디오/분석 비디오를 다시 기록할 필요가 없습니다.

4.8구역 판단 기준 진입

다양한 동물 진입 구역 판단 기준을 제공한다: 중심점 진입, 신체 면적 진입 및 체위점 판단 진입, 동시에 관련 판단 기준의 임계값을 사용자 정의할 수 있다. 동물은 서로 다른 실험 용기에 있다. 우리는 서로 다른 판단 기준을 교체하여 실험의 신뢰도와 정확성을 제공해야 한다.

4.9 다양한 유형의 실험을 동시에 분석

동일한 소프트웨어는 동일한 컴퓨터에서 동일한 시간에 서로 다른 동물 행동 실험을 온라인 또는 오프라인으로 분석할 수 있으며, 실험 효율을 높이는 동시에 약효 평가의 신뢰성, 실시간성 및 동기성을 더욱 증가시킬 수 있으며, 분석이 끝나면 데이터는 자동으로 실험 범주에 따라 분류되며, 특히 학교에서 동물 행동 실험 공공 플랫폼을 구축하고 오프라인 처리 동영상을 대량 처리하는 데 적합하다.그림과 같이 모리스 물 미로, 팔팔 미로, 고가 십자 미로, 광활한 실험 영상을 동시에 오프라인으로 분석할 수 있다.

다섯,데이터 관리 기능

5.1 실험 지표 통계

VisuTrack 소프트웨어는 세그먼트 검색 데이터, 그룹 통계 데이터 및 궤적 필터링 기능을 지원하여 사용자가 타사 소프트웨어를 사용하지 않고도 * 의 통계 처리 기능을 얻을 수 있으며, 선택한 지표의 방차와 표준 차를 계산하여 해당 지표의 직사각형을 그려 내보낼 수 있다.

5.2 커브 궤적 표시

VisuTrack 소프트웨어는 다양한 형태의 동물 활동 궤적 시각화 방법을 제공합니다: 궤적 그래프, 궤적 벡터 그래프(무손실 확대 / 축소 지원), 열 그래프, 3D 열 그래프,2D 활성 차트 및 3D 활성 차트。

6. 다양한 플러그인 기능 (옵션)

VisuTrack 소프트웨어는 사용자에게 맞춤형 실험과 테스트 지표를 확장할 수 있는 풍부한 플러그인 기능을 제공합니다. 현재 우리는 Morris 물 미로, 광활한 실험, 머리 탐색 행위 및 교체 행위 등 플러그인 모듈을 사용자 정의했습니다. 이러한 플러그인의 사용을 통해 사용자는"특별한"행동학 실험을 더욱 편리하게 전개하고"남다른"행동학 지표 매개변수를 계산합니다.

• Morris 물 미로 플러그인

• 교체 비헤이비어 플러그인

• 무단 실험 플러그인

• 세부 동작 플러그인

• 헤드 탐색 비헤이비어 플러그인

• 반스 미로 플러그인

• Lat 미로 플러그인

• 강제 수영 실험 플러그인

• 후미 실험 플러그인

6.1 Morris 물 미로 플러그인

Morris 물 미로 플러그인은 사용자가 관련 검색 정책 영역 매개 변수 (직선식 검색, 경향식 검색, 가장자리식 검색) 를 추가로 정의하여 설정할 수 있도록 하며, 더욱 풍부한 물 미로 실험 지표를 테스트하고, 마찬가지로 사용자가 사용자 정의한 각종 깊이의 지표를 받아들인다: 방향 검색, 방향 접근, 거리 접근 등.

6.2 헤드 탐색 비헤이비어 플러그인

머리 탐색 행위 플러그인은 기초 모듈의 세 가지 식별을 바탕으로 더욱 복잡한 판단 메커니즘을 도입하여 동물의 머리 (코끝) 가 관심 물체에 효과적으로 접촉하는지 검사한다. 예를 들면 머리 편향, 유효거리 등이다.

6.3 광장 실험 플러그인

광활한 실험 플러그인은 사용자로 하여금 광활한 실험 상자 안에서 동물의 격자 간 행위를 한층 더 평가할 수 있게 할 수 있는데, 예를 들면 격자 간 횟수와 격자 간 등급, 근벽 거리, 지지성 서있기 및 비지지성 서있기 등이다.

6.4 Y 미로 플러그인

Y 미로 플러그인은 사용자가 Y 미로 실험에서 동물의 자발적인 교체 행위와 관련된 매개 변수를 감지할 수 있도록 확장할 수 있다. 예를 들어 이팔 단일 단계 순환 횟수 (SAP), 수미 같은 팔 순환 횟수 (AAR) 및 같은 팔 단일 순환 횟수 (SAR) 이다.

7. 테스트 지표

우리는 사용자에게 매우 풍부한 동물 행동 테스트 파라미터를 제공하는데, 이러한 파라미터를 통해 사용자가 각종 동물 행동 정보를 분석하는 데 도움을 줄 수 있다.모든 테스트 지표각 사용자정의 분석 영역으로 이동합니다.

일반 지표: 활동 거리, 체류 시간, 운동 속도

실험 지표: 지역별 잠복기(*진입 시간), 진입 횟수, 진입 깊이, 노정 비율

특징지표: 휴식(정지)시간, 몸부림시간, 프리징시간, 프리징횟수

탐색 지표: 머리 접촉 횟수, 접촉 시간, 접촉 잠복기, 접근 시간, 큰 거리

세밀한 행위 지표: 식수 횟수, 음식 횟수, 머리 돌리기 횟수, 수식 행위, 권축 행위, 탐지 행위, 신장, 경직 등

플러그인 지표: 방향 탐색, 방향 접근, 접근도, 교체 행위, 격자 횟수, 격자 등급, 지지 서서, 검색 정책, 사용자 정의 영역 주변 활동 상황, 냄새 반경 등

8. 시스템 구성

VisuTrack 전체 시스템 시나리오에는 VisuTrack 소프트웨어(모듈별 옵션), 수집 모듈, 실험 장비가 포함됩니다.。

이 중 VisuTrack 소프트웨어는 Win Xp와 Win7 시스템, Win10 시스템 설치를 지원하며, 채집 모듈에는 USB 채집 카드, 카메라가 포함되며, 실험 기기는 Morris 물 미로, 고가 십자 미로, 광장 실험 등 사용자의 과제 방향에 따라 선택해야 한다.

VisuTrack 동물 행동 비디오 분석 소프트웨어

카메라 권장 흑백 총 카메라, 700선 선명도

채집 카드는 소프트웨어를 노트북에 넣을 수 있도록 USB 채집 카드를 선택하는 것이 좋습니다.

9. 소프트웨어 확장 업그레이드

상하이 신소프트는 이미"Super"시리즈와"Track"시리즈 동물 행동 분석 소프트웨어를 위해 몇 가지 소프트웨어 저작권을 신청했으며, 핵심 식별 알고리즘 기술과 후속 소프트웨어의 지속적인 업그레이드 유지 관리 능력을 가지고 있다.

VisuTrack은소프트웨어는 3년 동안 무료로 업그레이드할 수 있으며 업그레이드하지 않으면 사용자의 정상적인 사용에 영향을 주지 않습니다.

우리는 보통 학교 여름방학 전야 (7월) 와 겨울방학 전야 (12월) 쯤 사용자 업그레이드에 연락한다.

10. 일반 고객

ü 중국과학원 나노연구소

ü 군사의학과학원

ü 중국과학원 생물물리연구소

ü 중국과학원 심리연구소

ü 중국과학원 약물연구소

ü 북경대학 생명과학원

ü 북경대학 의학부 약물의존소

ü 상해교통대학

ü 중국농업대학

ü 산동중의약대학

ü 소연(소주)신약연구센터유한공사

ü 상해녹곡제약유한공사

ü 강한대학

ü 소주대학

ü 남경대학

사용자 명단은 상세하게 열거되지 않았으며, 순위는 선후를 가리지 않는다.

11.소프트웨어 확장

VisuTrack 소프트웨어는 상해흔연정보과학기술유한회사가 개발한 신세대 동물행위분석시스템으로서 거의 모든 동물행위실험테스트에 적용할수 있다. 우리는"모든것은 실험을 위한"취지를 계승하여 지난날과 마찬가지로 더욱 많은"흑색과학기술"을 행위분석소프트웨어에 도입하게 된다.VisuTrack의 플러그인 모듈 (옵션) 은 지속적으로 업데이트될 것이며, 우리는 또한 더 많은 고객의 실험 요구를 수용할 수 있기를 매우 희망합니다.현재 "Track" 시리즈 소프트웨어가 개발 중입니다.FishTrack 제브라피시 행동 분석 소프트웨어와CageTrack 설치류 일상 행동 모니터링 소프트웨어。

더 많은 실험 방법과 제품 소개를 알아야 하며, 다음 마이크로신호와 대중번호 자문을 추가할 수 있다.