小梁讲实验：大小鼠精细行为分析系统，人工智能在行为学领域的引领应用
一、概述：
精细行为学对于动物学习和认知等方面的研究，以及与神经科学的相关性，是神经科学研究和神经系统药物临床前评估的基石。应用领域：焦虑、抑郁、神经生物等方面。大小鼠精细行为分析系统适用于各种普通动物试验，包括：旷场、条件性位置偏爱视频分析系统、T迷宫、Y 迷宫、八臂迷宫、水迷宫、强迫游泳、悬尾、高架十字迷宫、新物体识别等多种实验模式。
大小鼠精细行为分析系统，多目标精细行为分析系统是结合视频追踪与无线传感技术，实现生物模式动物精细行为检测的高效解决方案。视频追踪系统结合了智能化提取技术、图像增强技术、抗明亮光线干扰技术、体态指标提取技术、除噪技术等相关技术，实现了全自动化、智能化、高通量超精细行为指标的捕获。而无线传感技术将微型惯性传感器与生理检测系统一体化，具备无损数据传输、采集速率快、功耗低、硬件体积小、重量轻、成本低、易于集成等多种特点。微型惯性传感器包括了三大功能：三维加速度计、三维陀螺仪和三维磁力计。该微型惯性传感装置在动物活动中，实现了以最短的时间在三维空间捕获动物精细行为指标如：三维空间的加速度、角速度、偏航角、俯仰角、翻滚角等十余项指标。而生理检测系统可以实时检测心跳、体温等多项生理指标。精细行为指标与生理指标的结合有助于研究疾病进展以及环境因素和药物对动物的影响，并且已经在大小鼠跑步机耐力实验、帕金森症、多发性硬化症多种疾病模型中得到了广泛的运用。
此外，多目标精细行为分析系统还具备多目标追踪、多骨骼点识别、3D姿态分析技术三大核心创新优势，突破多目标无标记追踪、复杂实验环境背景下行为精确识别困难等技术瓶颈。多目标追踪技术确保了多只模式动物近距离接触时（如：社交行为、攻击行为等）精细行为指标的捕获。多骨骼点识别与3D姿态分析技术实现了动物头部位置、凝视方向、身体和四肢姿势等三维空间多指标参数的获取，全自动化识别鼻尖、双眼、双耳、四肢、尾根等多个身体关键点，精确跟踪三维运动轨迹。全自动化对啮齿动物在不同实验模块下的二维与三维空间行为指标精确检测，不仅可以实现大规模和高通量的行为分析，而且可以提高行为数据的质量和单个行为实验中提取的行为信息深度。形成独具特色的啮齿动物医学行为指标库，实现我国神经科学研究从被动追踪到自主创新的跨越。
二、产品技术
大小鼠精细行为分析系统核心技术
1、数据库：各种模式动物的原始图像数据和模型标记数据等。
2、算法库：针对动物行为学问题，构建通用算法库，包括:目标检测、特征提取、目标分割、目标跟踪、特征匹配等。
3、医学指标库：构建通用的基础医学指标库(包括距离类运动类、时间类等)针对特殊任务，构建特殊医学指标库(包括pose类、表情类、胡须类等)。
4、用户界面库：根据用户体验，提供友好的用户界面。
5、硬件库：主要包括通用硬件驱动库(如相机驱动、Kinect驱动、lidar驱动)，光源设计，通用硬件架构设计等。
大小鼠精细行为分析系统关键技术
1、自主研发的深度学习模型及算法
2、百万级数据集：
各类模块、各类行为种类均细化区分出近百种:不同姿态、不同大小、不同时刻等。
3、自主知识产权的硬件设备：
结合不同实验的特殊需求与市场反馈，自主优
化硬件设备:步态设备硬件经过多次优化升级，
更新到3.0版本。
三、实验案例
四、大小鼠精细行为分析系统技术参数
1.B/S架构：系统基于B/S架构，无需安装任何插件，输入网址即可访问使用，内置加密登录，不少于2种访问线路选择
2.支持PC、手机等移动端全功能访问 平台支持在线访问，无需额外下载客户端。实验结果采用真实数据标记，支持在线视频，文档下载等多种方式查看支持PC、手机等移动端全功能访问，实验数据长期云端加密保存，在线查看。
3.具有安全加密算法 https请求数据加密。采用防XSS攻击算法，过滤xss脚本注入攻击，用host白名单验证机制，有效防止host伪装攻击，采用改进md5不可逆加密算法，加密关键数据，防撞库攻击防御，登陆密码输入错误若干次后可以封号。防止用户用工具尝试密码暴力破解。
4.部署：可独立部署学校、单位机房实验室等。
5.多用户；可以创建多用户账号，彼此独立数据。
6.用户管理功能：系统主要有3类用户：管理员、教师和学员。系统支持对这3类用户按组织机构的管理。可以单个添加或批量导入用户，可以对用户的相应信息进行修改、维护。
7.在线提问功能： 平台支持由用户在线发起提问，管理员在线帮助功能。
8.多点同步精细追踪：软件至少可自动识别动物的鼻子、左眼、右眼、左耳、右耳、头、身体中心、左前肢、右前肢、左脚、右脚、尾根、尾中、尾尖等十四个部位。支持自然光、灯光下的识别追踪。
9.多维度识别：无需用户预先定义即可对动物在笼内自然状态下的抬头、转圈、行走、爬墙、自饰等行为进行追踪。
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