Um sistema de código aberto para registro e análise de dados comportamentais categóricos, morfológicos e cinemáticos em animais de laboratório

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Um sistema de código aberto para registro e análise de dados comportamentais categóricos, morfológicos e cinemáticos em animais de laboratório

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Título: Um sistema de código aberto para registro e análise de dados comportamentais categóricos, morfológicos e cinemáticos em animais de laboratório
Autor: Crozara, Marcela Guitarrara Nirschl
Resumo: O registro de eventos comportamentos por meio de arquivos de vídeo permite uma análise objetiva nos estudos de etologia. Aliado às técnicas de processamento digital de imagens, como a extração de características cinemáticas e morfológicas por métodos de rastreamento, é possível alcançar maior objetividade experimental. O ETHOWATCHER® é um software de distribuição gratuita destinado à análise comportamental, em tempo real ou por vídeo, integrado por módulo de extração e registro de descritores cinemáticos e morfológicos por rastreamento, e por módulo de registro de descritores categóricos do comportamento. Neste trabalho, desenvolveu-se uma nova versão do ETHOWATCHER®, com código aberto e maior compatibilidade de vídeo (formato e resolução). Além disso, novas opções como segmentação da análise em intervalo de tempo e/ou múltiplas áreas foram acrescentadas. O software foi desenvolvido em C++, na platarforma Qt Creator 4.1.0, com o auxílio de bibliotecas de visão computacional e processamento de imagens OpenCV 3.1. Testes de validação foram realizados com vídeos de objetos inanimados numa arena. Identificaram-se (testes de Friedman e Wilcoxon) diferenças significantes (p<0,05) para centro de massa, área e comprimento de objetos imóveis, de geometria e em posicionamento distintos. Já a distância percorrida apresentou variação da ordem de décimos de milímetro, porém, sem diferença significante (p<0,05) entre as análises. Em teste de validação de formatos de vídeo, observaram-se diferenças significante (p<0,05) na distância percorrida, área, comprimento e pixels alterados, para objetos imóveis de diferentes tamanhos centrados na arena. Em testes de validação de objetos em movimento, detectaram-se diferenças significante (p<0,05) na distância percorrida, área, comprimento e pixels alterados, para diferentes posicionamento dos objetos. Resultados de variação angular total indicaram, em média, concordância superior a 94% com o esperado. Os resultados da validação apontam para a existência de um erro intrínseco no cálculo dos descritos que não dependem exclusivamente dos algoritmos implementados no software, mas também das condições de filmagem dos vídeos (posição da câmera, resolução e qualidade da imagem, iluminação) e da seleção dos parâmetros de calibração realizada pelo usuário.Abstract : Behavioral scoring through video files allows a more objective analysis in ethology studies. In addition to techniques of digital image processing, such as the extraction of kinematic and morphological characteristics by tracking methods, it is possible to achieve greater experimental objectivity. ETHOWATCHER® is a free software for behavioral analysis, in real-time or by video, composed by a module of extraction and recording of kinematic and morphological descriptors by tracking, and by a score module of categorical descriptors of behavior. In this work, a new version of ETHOWATCHER® has been developed, open source and with greater video compatibility (format and resolution). In addition, new options such as analysis segmentation in time interval and / or multiple areas have been added. The software was developed in C++, on Qt Creator 4.1.0 platform, with aid of computer vision libraries and image processing OpenCV 3.1. Validation tests were performed with videos of inanimate objects in an arena. Significant differences (p <0.05) were identified (Friedman test and Wilcoxon test) for center of mass, area and length of immobile objects of different geometry and positioning. The traveled distance presented variation in order of tenths of a millimeter, however, without significant difference (p <0.05) between analyzes. In validation test of video formats, significant differences (p <0.05) in traveled distance, area, length and altered pixels was observed for motionless objects of different sizes centered in the arena. In validation tests of moving objects, significant differences (p <0.05) were detected in the traveled distance, area, length and altered pixels, for objects in different positions. Results of total angular variation indicated, on average, agreement higher than 94% with that expected. The validation results point to an intrinsic error in the descriptors estimation that do not depend exclusively on software algorithms, but also on the video shooting conditions (camera position, image resolution and quality, lighting) and the selection of the calibration parameters performed by the user.
Descrição: Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2017.
URI: https://repositorio.ufsc.br/xmlui/handle/123456789/181451
Data: 2017


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