一、開發(fā)背景
隨著硬件（camera的分辨率、幀頻等）、方法（計(jì)算機(jī)視覺、深度學(xué)習(xí)等相關(guān)理論）的不斷發(fā)展，動(dòng)物行為學(xué)從原有繁重的手工測量分析過程，逐步演變?yōu)榻咏詣?dòng)化的水平，這里說是接近，是因?yàn)閱慰恳环N或幾種算法，無法**地解決實(shí)驗(yàn)方法自動(dòng)化問題，特別是在數(shù)據(jù)挖掘過程中，還需要大量的人工工作。當(dāng)然，隨著2012年深度學(xué)習(xí)理論的發(fā)展，可以進(jìn)一步提升算法識別準(zhǔn)確性，進(jìn)一步減少人為工作。軟硬件技術(shù)的飛速發(fā)展，實(shí)驗(yàn)指標(biāo)體系發(fā)生了巨大的變化，如從二維分析到三維分析、從低幀頻到高幀頻、從事后分析到實(shí)時(shí)或準(zhǔn)實(shí)時(shí)分析等。實(shí)驗(yàn)指標(biāo)在時(shí)空尺度上不斷細(xì)化，使得我們可以從全新的視角重新審視已有的動(dòng)物行為學(xué)方法，新的機(jī)理機(jī)制逐步被發(fā)現(xiàn)。
從數(shù)據(jù)流的角度，要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化獲取精準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)指標(biāo)，需要在數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)挖掘兩方面入手，而數(shù)據(jù)獲取又分為原始數(shù)據(jù)獲取和數(shù)據(jù)初步分析，這些依賴硬件系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)。通常，我的做法是，通過硬件優(yōu)化提升，以簡化算法設(shè)計(jì)，即硬件簡化軟件。
VisuGait大小鼠步態(tài)實(shí)時(shí)檢測分析處理系統(tǒng) 大小鼠步態(tài)（gait）是指大小鼠行走時(shí)所表現(xiàn)的姿態(tài)。大小鼠步態(tài)分析系統(tǒng)基于原有足跡分析方法(footprint analysis)，運(yùn)用圖理新技術(shù)對足印分析法進(jìn)行了改進(jìn)，通過足印圖像增強(qiáng)技術(shù)采用高速攝像機(jī)可以清晰地采集大小鼠行走過程的足印信息，然后利用步態(tài)分析系統(tǒng)自動(dòng)識別分析大小鼠足跡的步行周期、支撐距離、支撐時(shí)長、擺動(dòng)時(shí)長、制動(dòng)時(shí)長、推進(jìn)時(shí)長、步頻等60余種指標(biāo)，以此客觀、準(zhǔn)確和**地反映動(dòng)物步態(tài)的變化情況。而且本步態(tài)分析系統(tǒng)集數(shù)據(jù)采集、監(jiān)測、分析、統(tǒng)計(jì)處理、繪圖制表、打印輸出于一體，避免繁重的人工勞動(dòng)，極大提高實(shí)驗(yàn)的自動(dòng)化程度。本儀器可廣泛應(yīng)用于腦缺血、阿爾茨海默病、帕金森氏病、腦外傷、脊髓損傷、疼痛**、關(guān)節(jié)炎等多種**動(dòng)物模型步態(tài)的研究。
二、系統(tǒng)介紹
VisuGait動(dòng)物可視步態(tài)分析系統(tǒng)是一套在嚙齒動(dòng)物自然行走的情況下評估其運(yùn)動(dòng)缺陷和由疼痛引起的步態(tài)變化的完整系統(tǒng)。VisuGait系統(tǒng)的核心部件是步行臺(tái)，老鼠可以從步行臺(tái)的一端行走到另一端，系統(tǒng)采用獨(dú)特的腳印光亮折射技術(shù)，通過放置于步行臺(tái)下方的高速高清攝像機(jī)捕獲真正的腳印足跡，然后通過計(jì)算機(jī)視覺處理軟件將這些腳印進(jìn)行自動(dòng)歸類（新一代足跡歸類算法）。同時(shí)，系統(tǒng)還能夠探測到腳步的相對壓力差異，這是動(dòng)物行走時(shí)體重在其四個(gè)腳爪上分布不同的結(jié)果。
三、系統(tǒng)組成
用于帕金森病研究的科研儀器VisuGait大小鼠步態(tài)分析系統(tǒng)參數(shù)介紹，VisuGait系統(tǒng)重要組成部分：
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動(dòng)物步行臺(tái)（折射光源）
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動(dòng)物誘導(dǎo)箱
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高清高速攝像機(jī)
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VisuGait軟件
四、應(yīng)用范圍
動(dòng)物步態(tài)分析系統(tǒng)可用于評價(jià)神經(jīng)創(chuàng)傷、神經(jīng)性萎縮、神經(jīng)**、以及疼痛癥狀群的動(dòng)物模型。通過步態(tài)分析，了解神經(jīng)源性**發(fā)展過程、評價(jià)**方法的效果和篩選****。例如：帕金森氏癥導(dǎo)致肢體動(dòng)作僵硬和協(xié)調(diào)性降低。步態(tài)分析系統(tǒng)通過測量動(dòng)物模型中的腳間距離、擺動(dòng)時(shí)相、支撐方式和正常步序比等參數(shù)評估運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)性。用于帕金森病研究的科研儀器VisuGait大小鼠步態(tài)分析系統(tǒng)參數(shù)介紹
該系統(tǒng)應(yīng)用范圍包括：
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脊索損傷
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神經(jīng)性疼痛
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關(guān)節(jié)炎
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中風(fēng)
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帕金森病
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運(yùn)動(dòng)失調(diào)
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腦損傷
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外周神經(jīng)損傷、末梢神經(jīng)損傷
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阿茲海默癥
其他功能
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用于帕金森病研究的科研儀器VisuGait大小鼠步態(tài)分析系統(tǒng)參數(shù)介紹自動(dòng)保存視頻文件，可用于離線分析，視頻分辨率為不低于1280x1024；
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支持雙向分析功能，即動(dòng)物前行和后退都能采集數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析；
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系統(tǒng)可以靈活調(diào)節(jié)光敏感度，可以應(yīng)對不同體重的動(dòng)物；用于帕金森病研究的科研儀器VisuGait大小鼠步態(tài)分析系統(tǒng)參數(shù)介紹
五、測試指標(biāo)
5.1系統(tǒng)可測量基于單只腳印的參數(shù)：
5.1.1腳*大觸地時(shí)相（Max contact）
5.1.2腳*大觸地面積（Max area）
5.1.3腳觸地壓力（Intensity）
5.1.4腳印寬度（Box width）
5.1.5腳觸地時(shí)間（Stand）
5.1.6腳印之間的位置關(guān)系（Print positions）
5.1.7同一腳爪觸地時(shí)間占總時(shí)間的比例（Duty cycle）
5.1.8步行周期（Step Cycle）、步幅（Step Stride）
5.1.9制動(dòng)指數(shù)（Stop Index）、推進(jìn)指數(shù)（Start Index）
5.2系統(tǒng)可測量基于不同腳印間關(guān)系的參數(shù)：
5.2.1單位時(shí)間內(nèi)腳步數(shù)（Cadence）
5.2.2步序（Step sequence）
5.2.3★步寬（前肢步寬、后肢步寬）
5.2.4★步基（左側(cè)步基、右側(cè)步基）
5.2.5步序正常指數(shù)（Regularity index）
5.2.6相位離差指數(shù)（Phase dispersions）
5.2.7雙足協(xié)調(diào)指數(shù)（Couplings）
5.2.8同時(shí)觸地指數(shù)（Support formulas）
5.3系統(tǒng)可以測量足趾寬度Toe Spread，中間足趾寬度（**只跟第四只足趾）Intermediate Toe Spread，基于身體腳爪的角度Paw Angle Body Axis
5.4系統(tǒng)可以自動(dòng)測量出脛骨神經(jīng)功能指數(shù)（Posterior Tibial Functional Index TFI）
5.5系統(tǒng)可以自動(dòng)測量出腓骨神經(jīng)功能指數(shù)（Peroneal Functional Index PFI）
5.6系統(tǒng)可以自動(dòng)測量出坐骨神經(jīng)功能指數(shù)（Sciatic Functional Index SFI）
用于帕金森病研究的科研儀器VisuGait大小鼠步態(tài)分析系統(tǒng)參數(shù)介紹
