01 技术原理简介
BehaviorAtlas 依照动物行为的自然结构进行设计,此系统主要特性包括:
1.开发了多视角相机三维行为采集设备,获取动物行为的三维运动结构,解决了身体遮挡和视野盲区的问题,可以全方位无死角地获取动物行为参数。
图1 多机位捕捉动物行为,重建3D骨架
2.基于层次化方法,将动物行为类比人类语言,分解为姿态(字母)、动作(音节)和行为图谱(句子),表征行为的层次结构。此策略将不同层次的行为特征都进行量化,可以针对情绪情感障碍、学习记忆障碍、运动障碍、疼痛等不同类型的疾病动物模型的行为进行分析鉴定。
图2 动物行为的层次化类比人类语言
图3 三层自下而上的行为架构示意图
3.采用机器学习的方法对行为序列聚类及表型鉴定。此方式无需大量的人工标注数据集,并且不受人为主观因素干预。
图4 机器学习对采集的数据流进行整合重建
02 三维精细行为分析系统
一湾生命科技自主研发的三维行为采集设备,是国内首家无标记(Markerless)三维动物姿态捕捉设备。无需在动物身上添加任何物理标记,就能精准地识别动物身体的多个(16个点以上)部位,追踪三维骨骼序列。
图5 16点追踪三维骨架示意简图
图6 BehaviorAtlas三维行为采集设备
产品特色
多视角拍摄,有效解决动物身体遮挡,避免视野盲区;
多相机可灵活调整视角,并能实现快速对相机进行标定;
提取动物多个身体部位,并且可以实现自定义的精准追踪;
对攀爬等垂直方向的运动可以灵敏的检测;
采集精度达毫米级;
三维精细行为分析系统包含三个部分
03 使用BA-Analyzer软件进行数据处理(需结合数据处理高性能工作站使用)
BehaviorAtlas Analyzer (BA-Analyzer) 是基于人工智能(Artificial Intelligence, AI) 及计算机视觉技术研发的一款针对实验动物行为学数据处理软件。旨在通过对动物多个身体点精准追踪,以及自动化的识别动物行为模块,实现高精准、高通量、高效化的动物行为评估。
图7 BehaviorAtlas采集设备-BA-Analyzer软件的工作流程
软件特色
多视角3D骨架重建;
运动学参数提取,基于上述3D骨架、行为序列,计算动物速度、运动强度、体型参数、位置参数;
行为序列提取核心引擎基于动物行为类语言结构的算法模型;
可以精准提取超过30种*行为亚型,包括行走、奔跑、站立、抓挠、嗅探等;
*可提取的行为亚型数量和物种及样本量有关
04 使用BA-Explorer软件进行可视化预览和数据导出
BehaviorAtlas Explorer (BA-Explorer) 是一款用于精细化动物行为数据交互式预览、可视化预览、数据分析、数据导出和图像导出的集成化软件。我们致力于提升您在数据处理、绘图时的体验。BA-Explorer可以设置多个子窗口,您可以同步预览某一动作的实时视频、骨架重建、轨迹谱、行为谱等图像,并通过分组功能,对比分析多个组别的样本,完成行为特征的分类(Clustering)和行为图谱(Atlas)的生成。BA-Explorer支持您进行多种参数计算、数据导出以及图像绘制等功能。
软件特色
交互式、可视化数据预览;
多组别样本对比分析;
全面且强大的数据分析工具箱;
绘制及导出10多种用于发表和汇报的图像;
针对不同疾病模型和范式的专业版功能;
BA-Explorer功能
1. 提供可视化数据预览;
2. 提供实验组(Test)与对照组(Control)的对比分析;
3. 提供全面且强大的工具箱;