Algoritmos para extração de dados cinemáticos e morfológicos de múltiplos objetos em experimentos com animais de laboratório

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Colussi, Alex
Data de Publicação: 2018
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFSC
Texto Completo: https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/205116
Resumo: Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2018
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spelling Algoritmos para extração de dados cinemáticos e morfológicos de múltiplos objetos em experimentos com animais de laboratórioEngenharia elétricaAnimaisProcessamento de imagensAnimais de laboratórioDissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2018O comportamento animal é um sinal biológico explorado pelas áreas da neurociência, psicologia e farmacologia. O estudo de comportamentos sociais em animais é de grande interesse devido a sua ligação com a fonte de diversos distúrbios, como por exemplo, o abuso de drogas, agressão, vícios, insônia, distúrbios de memória e depressão. Nas últimas décadas, a utilização de recursos computacionais baseados em processamento de imagem busca alcançar objetividade no registro de eventos comportamentais para estudos de etologia. Neste trabalho, desenvolvemos uma nova versão do ETHOWATCHER® (um software desenvolvido em nosso laboratório) que acrescenta ao software desenvolvido anteriormente a possibilidade de extração de variáveis cinemáticas e morfológicas de múltiplos objetos, com foco na resolução de oclusão através da extração de fingerprints de dados da imagem referente ao contorno dos animais. O software foi desenvolvido em C++, na plataforma QT reator 4.1.0, com auxílio de bibliotecas de visão computacional e processamento de imagens da OpenCV 3.1. Testes de validação foram realizados com vídeos de objetos imóveis numa arena. Identificamos diferenças significantes na extração da área, e que esta característica está diretamente ligada a posição do objeto na cena. Além de eliminar ruídos na imagem o processamento de dilatação, inserido ao software, mostrou-se efetivo na detecção de toques entre os objetos. Na resolução de oclusão o algoritmo desenvolvido apresentou variação na comparação entre os frames de extração dos fingerprints com os frames pós-oclusão. Apesar disso, em experimentos contendo dois objetos móveis (duas moscas-da-fruta, Drosophila melanogaster), o algoritmo foi capaz de resolver a oclusão em 94% dos casos. Os resultados da validação indicam a existência de variações na extração dos histogramas que descrevem os animais e que não dependem, exclusivamente, dos algoritmos desenvolvidos. Com base nestes resultados, um conjunto de alternativas para aprimoramento de algoritmos devotados à resolução de oclusões de objetos são sugeridas.Abstract: The animal behavior is a biological signal explored by several areas of neuroscience, psychology and pharmacology. The study of social behaviors in animals is of great interest due to its relation with several disorders, such as drug abuse, aggression, addiction, insomnia, memory disorders and depression. In the last decades, the use of computational resources based on image processing has sought to achieve objectivity in the register of behavioral events for ethology studies. In this work, we developed a new version of ETHOWATCHER® (a software developed in our laboratory) that adds to the previously developed software the possibility of extracting kinematic and morphological variables from multiple objects, focusing on the resolution of occlusion through extraction of data fingerprints from the images related to the contour of the animals. The software was developed in C ++, in the platform QT Creator 4.1.0, with support and libraries of computational vision and image processing of OpenCV 3.1. The validation tests were performed with videos of real estate objects in an arena. We identified significant differences in area extraction, and that this feature is directly linked to the position of the object in the scene. The dilation processing inserted to the software, not only was effective in eliminating noises in the image, but also in detecting touches between objects. In the resolution of occlusion, the developed algorithm presented variation in the comparison between the fingerprint extraction frames and the post-occlusion frames. Despite this, in the experiments containing two moving objects (two fruit flies, Drosophila melanogaster), the algorithm was able to solve the occlusion in 94% of the cases. The results of the validation indicate the existence of variations in the extraction of the histograms that describe the animals and that do not depend exclusively on the developed algorithms. Based on these results, a set of alternatives for improving algorithms devoted to solving object occlusions are suggested.Marino Neto, JoséUniversidade Federal de Santa CatarinaColussi, Alex2020-03-31T13:27:57Z2020-03-31T13:27:57Z2018info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesis103 p.| il., gráfs., tabs.application/pdf361660https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/205116porreponame:Repositório Institucional da UFSCinstname:Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)instacron:UFSCinfo:eu-repo/semantics/openAccess2020-03-31T13:27:57Zoai:repositorio.ufsc.br:123456789/205116Repositório InstitucionalPUBhttp://150.162.242.35/oai/requestopendoar:23732020-03-31T13:27:57Repositório Institucional da UFSC - Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)false
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