三维精细行为分析系统 3D Animal Behavior Analysis System

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。

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

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

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

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；