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Track3D

对鱼使用Track3D

视频跟踪比手动记录行为有明显的优势;想想关于游泳速度、移动能力、角度运动和动物在一个区域内持续时间的准确信息。它也使得在更长的时间内进行不间断的观测成为可能。

3 d / 2 d

虽然在对所有动物的研究中，“正常”的2D跟踪提供了这种优势，但有些动物会飞或游泳，这意味着在某些情况下，3D跟踪是非常可取的。

Track3D是一个基于视频的系统，用于自动跟踪三维空间中的动物。

  • 记录实验室内动物的运动

  • 在三维图像中可视化产生的轨迹

  • 计算运动参数的个数

例如，在新的水箱测试中，鱼可能会表现出趋近性(靠近墙壁游泳)或潜水的行为。三维跟踪对区分这两种行为非常有用。同样地，虽然在2D中进行的速度和移动距离的测量通常会给出一个很好的近似，但在某些情况下，信息可能会丢失，仅仅因为一条鱼径直游向相机，而没有记录下任何移动。

确实有研究表明，与2D跟踪相比，3D跟踪增加的准确性揭示了治疗组之间的差异，否则就会被忽略(卡鲁耶夫实验室进行的斑马鱼研究-参见下面的参考文献或这篇博文。

斑马鱼3D鱼的颜色

Track3D中的一个实验

一个典型的Track3D实验首先使用EthoVision XT从两个摄像头视图中跟踪鱼的视频。Track3D处理这些数据来创建鱼的游泳模式的3D可视化和统计数据。

阅读更多关于Track3D如何工作的信息在这里．

必要的校准

为了从两幅视频图像的跟踪数据中准确计算出鱼的三维轨迹，标定是必不可少的。我们的Track3D系统包括一个易于使用的校准框架，只需将其放置在水箱中。这个校准步骤是必要的，因为你正在处理水的透视和光线折射。这两个因素都需要考虑进去，否则你的数据就会不准确。校准将确保来自两个摄像机的数据准确匹配，以可靠地重建动物的三维游泳路径。

请注意，校准架是根据您的研究需要设计的。如果不同的容器大小大致相同，则可以使用此框架。只要你的设置是固定的，你没有移动你的相机，你不需要在试验或实验之间重新校准。

在这个视频中，您可以看到如何使用Track3D进行校准。

Track3D非常精确

与大多数其他3D系统相比，Track3D对动物路径的三维重建非常精确。准确地说:用斑马鱼试验箱，校准误差一般在0.5 mm左右。这是一个良好的开始，准确的三维定位的主体。在640x480像素的图像中，斑马鱼三维定位的不确定度在2-3像素左右。详细信息请参见下面的参考文献(Stewart et al.， 2015)。

这个视频展示了Track3D如何可视化和分析斑马鱼的盘旋行为。

研究结果的例子

例1 -三维轨迹的可视化。与对照组相比，用PCP等谷氨酸拮抗剂处理斑马鱼会产生复杂的轨迹，具有快速转弯和盘旋行为，通常发生在水平面上。您可以旋转、从任何方向观看、平移和缩放3D图表。

例2 -真实的3D转角显示了处理之间的显著差异。

对照和LCD处理动物

而控制……用LSD治疗会在斑马鱼身上唤起不同的轨迹

为什么你应该使用3D跟踪

有几个原因可以解释为什么3D跟踪比2D跟踪更有效。以下是一些例子:

  • 完整的轨迹视图．在像这种新型鱼缸的测试中，通常从鱼缸的正面观察鱼，因为底潜是最重要的行为之一，要注意。然而，鱼也可能表现出趋近性(靠近墙壁游泳)，这可能会被前置摄像头注意到。3D跟踪可以让你监控这两种行为并得到明确的区分，因为你可以在任何时候测量鱼的确切位置。
  • 解剖的行为．鱼类轨迹的三维重建可以在多维度、动态环境中对量化的行为测量进行宏观和微观层面的解剖。
  • 行为表型出现．三维游泳路径分析更有可能对实验处理带来的细微行为变化敏感(参见下面的参考文献)。

确认和引用

本页上的一些数据是由Allan V. Kalueff和他的同事提供的。例如,参见:

联系我们

如果您对跟踪斑马鱼(或任何其他三维移动的物体)的Track3D解决方案感兴趣，请与我们联系。