[发明专利]一种狭窄空间下的小鼠视频运动行为分析方法

权利要求书

1.一种狭窄空间下的小鼠视频运动行为分析方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、通过视频数据采集设备对低照度狭窄空间下的小鼠运动行为的原始视频数据进行采集；

S2、应用基于经度校正算法对原始视频数据进行畸变处理；

S3、应用基于深度残差网络的关键点跟踪算法对畸变后的视频进行关键点检测与跟踪，获得跟踪结果；

S4、根据关键点的跟踪结果进行行为参数计算，分析小鼠行为。

2.根据权利要求1所述的一种狭窄空间下的小鼠视频运动行为分析方法，其特征在于：S1中，所述视频数据采集设备包括一台低照度鱼眼相机、支架以及控制台的计算机。

3.根据权利要求1所述的一种狭窄空间下的小鼠视频运动行为分析方法，其特征在于：S2中，具体包括以下步骤：

S2.1提取出视频中畸变区域的有效位置；

S2.2对有效位置进行中值滤波；

S2.3对有效位置进行直方图均衡化；

S2.4应用基于经度校正的图像校正算法对优化处理后的视频进行畸变校正；

S2.5进行双线性插值降低失真率，改善畸变校正后的视频质量。

4.根据权利要求1所述的一种狭窄空间下的小鼠视频运动行为分析方法，其特征在于：S3中，具体包括以下步骤：

S3.1从校正后的视频中随机抽取视频中若干张子图像进行关键点标注；

S3.2将标注完成后的子图像输入到深度残差网络中训练；

S3.3对深度残差网络进行训练；

对网络进行训练，将学习率设置为0.001，权重下降设置为0.0001，共迭代30000次，迭代完成后获得基于深度残差网络的关键点跟踪算法；

S3.4将完整的视频逐帧输入到基于深度残差网络的关键点跟踪算法中，输出跟踪结果。

5.根据权利要求1所述的一种狭窄空间下的小鼠视频运动行为分析方法，其特征在于：S4中，具体包括以下步骤：

S4.1对小鼠移动距离的判断；

S4.2对小鼠运动速度的判断；

S4.3对小鼠静止行为次数的判断；

S4.4根据行为参数分析小鼠行为。

6.根据权利要求5所述的一种狭窄空间下的小鼠视频运动行为分析方法，其特征在于：S4.1中，对移动距离的判断方法为：首先固定好相机位置，调整好相机焦距、景深和镜头的摆放角度以及光源的光照强度后通过相机标定的方法得到相机的内参和外参；设帧间小鼠中心躯干的像素坐标分别为A(x₀,y₀)和B(x₁,y₁)，利用相机内参，将像素坐标转换为以相机为中心的坐标A(a₀,b₀)和B(a₁,b₁)，再利用相机外参，将以相机为中心的坐标转换为世界坐标A(m₀,n₀)和B(m₁,n₁)，因此像素距离与世界距离的转换比例为

计算帧间躯干中心关键点移动的实际距离，以当前帧作为第1帧图像，前n帧为第n帧图像，帧间躯干中心关键点的坐标分别为A(x₀,y₀)和B(x₁,y₁)，得到帧间小鼠的移动距离为：

第1帧到第n帧之间小鼠的实际移动距离为：

7.根据权利要求5所述的一种狭窄空间下的小鼠视频运动行为分析方法，其特征在于：S4.2中，对运动速度的判断方法为：设帧间时间为ΔT，则第n帧时的运动速度为：

8.根据权利要求5所述的一种狭窄空间下的小鼠视频运动行为分析方法，其特征在于：S4.3中，对静止行为的判断方法为：在进行运动速度计算时进行判断，设置速度阈值V_s，当速度小于速度阈值V_s并且保持了2秒以上可视为静止。

9.根据权利要求8所述的一种狭窄空间下的小鼠视频运动行为分析方法，其特征在于：速度阈值V_s为0.001m/s。