18、实时啮齿动物跟踪与行为检测系统及面部重识别技术

实时啮齿动物跟踪与行为检测系统及面部重识别技术

实时啮齿动物跟踪与行为检测系统

在动物行为研究中，实时跟踪啮齿动物并检测其行为是一项重要任务。目前，并非所有系统都能实现实时处理，部分系统虽能达到30帧每秒，但使用的是特定尺寸（主要为320×240像素）的帧。一些能进行实时跟踪和行为识别的系统也仅局限于开放场迷宫，尚未在其他可能引起研究人员兴趣的迷宫中得到验证。

为满足在不使用高成本计算机的情况下，实时识别和跟踪啮齿动物并检测其行为的需求，提出了一种实时系统，该系统能有效跟踪啮齿动物，并检测开放场测试中出现的特定行为。

系统方法

• 系统校准 ：相机位置和测试箱的特性（颜色、照明、位置等）是初始需要解决的问题。该系统无需特定颜色的测试箱和特定的相机位置，而是通过校准过程实现。在测试准备好且将大鼠放入箱内之前，需手动在系统显示的图像中点击标记测试箱的角落。5秒的相机场景记录时间可让系统了解测试场的特性，无需使用具有特殊颜色或照明的特定测试箱。
• 啮齿动物分割与跟踪 ：在跟踪啮齿动物之前，需要一个可观测参数来使用扩展卡尔曼滤波器（EKF），这里使用大鼠的质心（ratCentroid）。基于背景均值（bgMean），分析当前帧的每个像素，计算其标准差，并验证是否在约四个标准差的高斯钟形曲线范围内，从而将每个像素分类为背景和非背景。通过以下公式计算大鼠质心：
  [ratCentroid = (\frac{\sum x}{totalPixels}, \frac{\sum y}{totalPixels})]
• 特征提