一種老鼠步態(tài)分析中的步跡識別方法、裝置及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及動物行為學(xué)領(lǐng)域，具體涉及一種老鼠步態(tài)分析中的步跡識別方法、裝置及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]步態(tài)是指動物在行走過程中，肢體在時間和空間上的協(xié)調(diào)關(guān)系，它是運(yùn)動學(xué)、行為學(xué)分析及藥效評估的一種重要分析方法。
[0003]人體步態(tài)分析的研究和應(yīng)用從19世紀(jì)末攝影技術(shù)剛興起的時候就開始發(fā)展，迄今已經(jīng)有100多年的歷史，但是真正進(jìn)入臨床實用階段只有10多年的時間，而實驗動物步態(tài)的研究更是處于起步階段。由于人或動物機(jī)體對行走過程中步態(tài)的調(diào)控極其復(fù)雜，步行高級中樞的定位和其對步態(tài)的調(diào)控方式至今尚未明了，據(jù)推測大腦皮質(zhì)、腦干和小腦均存在步行調(diào)控中樞，當(dāng)其受損或傳導(dǎo)通路發(fā)生障礙時，可能導(dǎo)致不同類型的異常步態(tài)。所以通過現(xiàn)代科技和多學(xué)科的交叉融合，將以往無法用人工觀察或手動測量的實驗動物的步態(tài)行為表現(xiàn)精確高效的“可視化”，并最終建立系統(tǒng)全面、客觀定量、智能靈敏的實驗動物模型步態(tài)的分析和評價系統(tǒng)，對不同神經(jīng)系統(tǒng)疾病相關(guān)病理機(jī)制的研究以及新的治療手段的評價均有著非常重要的意義。
[0004]老鼠步態(tài)是指老鼠行走時所表現(xiàn)的姿態(tài)。早期，老鼠步態(tài)實驗方法為在老鼠足底沾不同顏色的顏料，讓其在白紙上行走，事后人工量取白紙上步跡的距離，得到步態(tài)指標(biāo)。另外，由于墨跡劑量難以把握，要獲得有效的實驗數(shù)據(jù)通常要進(jìn)行大量的重復(fù)性實驗，因此傳統(tǒng)的分析方法存在工作量巨大的缺點(diǎn)。隨著壓力傳感器技術(shù)的發(fā)展，市場上處理通過使用大量的壓力傳感器構(gòu)造跑臺，讓受試?yán)鲜笤谂芘_上行走，通過壓力傳感器反饋的數(shù)據(jù)，分析步態(tài)指標(biāo)。該類系統(tǒng)雖然能實現(xiàn)一定程度上的自動化分析，但存在較多缺陷，如設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本巨大、系統(tǒng)維護(hù)難度高，且需要特殊技術(shù)以防護(hù)老鼠排泄物對傳感器的損害等。
[0005]同時，對于如何準(zhǔn)確識別老鼠的步跡，仍是一項存在著很大難度的技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]有鑒于此，本發(fā)明提供了一種老鼠步態(tài)分析中的步跡識別方法、裝置及系統(tǒng)。
[0007]本發(fā)明提供了一種老鼠步態(tài)分析中的步跡識別方法，所述方法包括:
[0008]獲取老鼠步態(tài)視頻數(shù)據(jù)，并讀入所述老鼠步態(tài)視頻數(shù)據(jù)中的圖像數(shù)據(jù)；
[0009]根據(jù)預(yù)先構(gòu)建的背景圖像，去除所述圖像數(shù)據(jù)中的干擾噪聲，所述干擾噪聲包括老鼠排泄物產(chǎn)生的光斑區(qū)域；
[0010]識別所述圖像數(shù)據(jù)中的老鼠身體覆蓋區(qū)域，并通過二值化算法提取所述老鼠身體覆蓋區(qū)域中的足底光斑區(qū)域；
[0011]確定所述足底光斑區(qū)域的屬性，所述屬性包括左前足、右前足、左后足或右后足。
[0012]優(yōu)選地，所述方法還包括:
[0013]選取所述老鼠步態(tài)視頻數(shù)據(jù)中預(yù)設(shè)若干幀圖像數(shù)據(jù)，并剔除所述若干幀圖像數(shù)據(jù)中的老鼠身體覆蓋區(qū)域；
[0014]對剔除所述老鼠身體覆蓋區(qū)域的所述若干幀圖像數(shù)據(jù)，采取疊加后取均值的方法構(gòu)建背景圖像。
[0015]優(yōu)選地，所述根據(jù)預(yù)先構(gòu)建的背景圖像，去除所述圖像數(shù)據(jù)中的干擾噪聲，包括:
[0016]將預(yù)先構(gòu)建的背景圖像與所述圖像數(shù)據(jù)中對應(yīng)位置的像素點(diǎn)的像素值做差運(yùn)算，并將運(yùn)算結(jié)果符合預(yù)設(shè)條件的像素點(diǎn)作為所述圖像數(shù)據(jù)中的干擾噪聲；
[0017]去除所述圖像數(shù)據(jù)中的干擾噪聲。
[0018]優(yōu)選地，所述確定所述足底光斑區(qū)域的屬性之前，還包括:
[0019]計算所述足底光斑區(qū)域的面積和\或?qū)捀弑?，并剔除不符合預(yù)設(shè)面積閾值和\或?qū)捀弑乳撝档淖愕坠獍邊^(qū)域。
[0020]優(yōu)選地，所述方法還包括:
[0021]根據(jù)確定的足底光斑區(qū)域的屬性，分析所述老鼠步態(tài)視頻數(shù)據(jù)中與所述圖像數(shù)據(jù)相鄰幀的圖像數(shù)據(jù)中足底光斑區(qū)域的屬性。
[0022]優(yōu)選地，所述方法還包括:
[0023]對所述老鼠步態(tài)視頻數(shù)據(jù)中預(yù)設(shè)的若干連續(xù)幀的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類分析，所述若干連續(xù)幀的圖像數(shù)據(jù)中包括當(dāng)前的圖像數(shù)據(jù)；
[0024]根據(jù)聚類結(jié)果，剔除所述圖像數(shù)據(jù)中不滿足預(yù)設(shè)條件的足底光斑區(qū)域。
[0025]本發(fā)明還提供了一種老鼠步態(tài)分析中的步跡識別裝置，所述裝置包括:
[0026]獲取模塊，用于獲取老鼠步態(tài)視頻數(shù)據(jù)，并讀入所述老鼠步態(tài)視頻數(shù)據(jù)中的圖像數(shù)據(jù)；
[0027]去除模塊，用于根據(jù)預(yù)先構(gòu)建的背景圖像，去除所述圖像數(shù)據(jù)中的干擾噪聲，所述干擾噪聲包括老鼠排泄物區(qū)域；
[0028]識別模塊，用于識別所述圖像數(shù)據(jù)中的老鼠身體覆蓋區(qū)域，并通過二值化算法提取所述老鼠身體覆蓋區(qū)域中的足底光斑區(qū)域；
[0029]確定模塊，用于確定所述足底光斑區(qū)域的屬性，所述屬性包括左前足、右前足、左后足或右后足。
[0030]優(yōu)選地，所述裝置還包括:
[0031]選取模塊，用于選取所述老鼠步態(tài)視頻數(shù)據(jù)中預(yù)設(shè)若干幀圖像數(shù)據(jù)，并剔除所述若干幀圖像數(shù)據(jù)中的老鼠身體覆蓋區(qū)域；
[0032]構(gòu)建模塊，用于對剔除所述老鼠身體覆蓋區(qū)域的所述若干幀圖像數(shù)據(jù)，采取疊加后取均值的方法構(gòu)建背景圖像。
[0033]優(yōu)選地，所述去除模塊包括:
[0034]差運(yùn)算子模塊，用于將預(yù)先構(gòu)建的背景圖像與所述圖像數(shù)據(jù)中對應(yīng)位置的像素點(diǎn)的像素值做差運(yùn)算，并將運(yùn)算結(jié)果符合預(yù)設(shè)條件的像素點(diǎn)作為所述圖像數(shù)據(jù)中的干擾噪聲；
[0035]去除子模塊，用于去除所述圖像數(shù)據(jù)中的干擾噪聲。
[0036]優(yōu)選地，所述裝置還包括:
[0037]計算模塊，用于計算所述足底光斑區(qū)域的面積和\或?qū)捀弑龋?br>[0038]第一剔除模塊，用于剔除不符合預(yù)設(shè)面積閾值和\或?qū)捀弑乳撝档淖愕坠獍邊^(qū)域。
[0039]優(yōu)選地，所述裝置還包括:
[0040]分析模塊，用于根據(jù)確定的足底光斑區(qū)域的屬性，分析所述老鼠步態(tài)視頻數(shù)據(jù)中與所述圖像數(shù)據(jù)相鄰幀的圖像數(shù)據(jù)中足底光斑區(qū)域的屬性。
[0041 ] 優(yōu)選地，所述裝置還包括:
[0042]聚類模塊，用于對所述老鼠步態(tài)視頻數(shù)據(jù)中預(yù)設(shè)的若干連續(xù)幀的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類分析，所述若干連續(xù)幀的圖像數(shù)據(jù)中包括當(dāng)前的圖像數(shù)據(jù)；
[0043]第二剔除模塊，用于根據(jù)聚類結(jié)果，剔除所述圖像數(shù)據(jù)中不滿足預(yù)設(shè)條件的足底光斑區(qū)域。
[0044]本發(fā)明還提供了一種老鼠步態(tài)分析中的步跡識別系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括存儲器和處理器，
[0045]所述存儲器用于存儲程序代碼，并將所述程序代碼傳輸給所述處理器；
[0046]所述處理器用于根據(jù)所述程序代碼中的指令，執(zhí)行以下步驟:獲取老鼠步態(tài)視頻數(shù)據(jù)，并讀入所述老鼠步態(tài)視頻數(shù)據(jù)中的圖像數(shù)據(jù)；根據(jù)預(yù)先構(gòu)建的背景圖像，去除所述圖像數(shù)據(jù)中的干擾噪聲，所述干擾噪聲包括老鼠排泄物區(qū)域；識別所述圖像數(shù)據(jù)中的老鼠身體覆蓋區(qū)域，并通過二值化算法提取所述老鼠身體覆蓋區(qū)域中的足底光斑區(qū)域；確定所述足底光斑區(qū)域的屬性，所述屬性包括左前足、右前足、左后足或右后足。
[0047]本發(fā)明提供的老鼠步態(tài)分析中的步跡識別方法中，首先獲取老鼠步態(tài)視頻數(shù)據(jù)，并讀入所述老鼠步態(tài)視頻