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XR-FP101 VisuGait動(dòng)物步態(tài)分析系統(tǒng)
- 公司名稱(chēng) 上海欣軟信息科技有限公司
- 品牌 其他品牌
- 型號(hào) XR-FP101
- 產(chǎn)地 中國(guó) 上海
- 廠(chǎng)商性質(zhì) 生產(chǎn)廠(chǎng)家
- 更新時(shí)間 2023/11/13 13:20:04
- 訪(fǎng)問(wèn)次數(shù) 2804
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應(yīng)用領(lǐng)域 | 醫(yī)療衛(wèi)生,生物產(chǎn)業(yè),制藥 |
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一、系統(tǒng)介紹
VisuGait動(dòng)物步態(tài)分析系統(tǒng)是一套在嚙齒動(dòng)物自然行走的情況下評(píng)估其運(yùn)動(dòng)缺陷和由疼痛引起的步態(tài)變化的完整系統(tǒng)。VisuGait系統(tǒng)的核心部件是步行臺(tái),老鼠可以從步行臺(tái)的一端行走到另一端,系統(tǒng)采用*的腳印光亮折射技術(shù),通過(guò)放置于步行臺(tái)下方的高速高清攝像機(jī)捕獲真正的腳印足跡,然后通過(guò)計(jì)算機(jī)視覺(jué)處理軟件將這些腳印進(jìn)行自動(dòng)歸類(lèi)(新一代足跡歸類(lèi)算法)。同時(shí),系統(tǒng)還能夠探測(cè)到腳步的相對(duì)壓力差異,這是動(dòng)物行走時(shí)體重在其四個(gè)腳爪上分布不同的結(jié)果。
二、系統(tǒng)組成
VisuGait系統(tǒng)重要組成部分:
動(dòng)物步行臺(tái)(折射光源)
動(dòng)物誘導(dǎo)箱
高清高速攝像機(jī)
VisuGait軟件
三、應(yīng)用范圍
VisuGait動(dòng)物步態(tài)分析系統(tǒng)可用于評(píng)價(jià)神經(jīng)創(chuàng)傷、神經(jīng)性ws、神經(jīng)疾病、以及疼痛癥狀群的動(dòng)物模型。通過(guò)步態(tài)分析,了解神經(jīng)源性疾病發(fā)展過(guò)程、評(píng)價(jià)治療方法的效果和篩選治療藥物。例如:帕金森氏癥導(dǎo)致肢體動(dòng)作僵硬和協(xié)調(diào)性降低。步態(tài)分析系統(tǒng)通過(guò)測(cè)量動(dòng)物模型中的腳間距離、擺動(dòng)時(shí)相、支撐方式和正常步序比等參數(shù)評(píng)估運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)性。
該系統(tǒng)應(yīng)用范圍包括:
脊索損傷
神經(jīng)性疼痛
關(guān)節(jié)炎
中風(fēng)
帕金森病
運(yùn)動(dòng)失調(diào)
腦損傷
外周神經(jīng)損傷、末梢神經(jīng)損傷
阿茲海默癥
神經(jīng)肌肉以及骨骼肌肉等疾病
四、技術(shù)特點(diǎn)
4.1 新一代足印識(shí)別及歸類(lèi)算法
VisuGait軟件采用了自研的足印識(shí)別和歸類(lèi)算法,為準(zhǔn)確無(wú)誤的識(shí)別動(dòng)物足印和高效足跡自動(dòng)歸類(lèi)提供了有力保障,核心包括:
圖像降噪預(yù)處理模塊
虛假足印剔除模塊
步跡分離增強(qiáng)模塊
時(shí)序跟蹤模塊
聚類(lèi)分析模塊
其中降噪模塊主要利用濾波算法,降低因?yàn)楣饩€(xiàn)變化引起的足跡提取誤差;虛假目標(biāo)剔除模塊主要是對(duì)于老鼠行走過(guò)程中引起的虛假目標(biāo)(如老鼠糞便等)進(jìn)行剔除;步跡分離增強(qiáng)模塊針對(duì)紅綠藍(lán)三通道數(shù)據(jù),根據(jù)其顯著性自動(dòng)剔除其中信噪比較低的通道,利用差圖像法和QTSU二值化算法,自動(dòng)提取足跡區(qū)域;時(shí)序跟蹤模塊和聚類(lèi)分析模塊主要對(duì)單幀提取的足跡區(qū)域,先進(jìn)行聚類(lèi),然后根據(jù)時(shí)序關(guān)系自動(dòng)識(shí)別左右前后四個(gè)爪子,并進(jìn)行標(biāo)記,為下一幀分析提供依據(jù);
腳印光亮折射技術(shù)
4.2 足跡增強(qiáng)裝置(內(nèi)光源折射技術(shù))
VisuGait系統(tǒng)側(cè)光足跡增強(qiáng)裝置,采用綠色LED燈,將均勻的綠色熒光射入玻璃側(cè)面,達(dá)到玻璃體中充滿(mǎn)綠色熒光,從而實(shí)現(xiàn)動(dòng)物足跡圖像增強(qiáng)的效果,便于VisuGait軟件對(duì)動(dòng)物行走時(shí)四肢的自動(dòng)識(shí)別。
其中,老鼠步行通道、高速攝像機(jī)、足跡增強(qiáng)板、背景增強(qiáng)系統(tǒng)、誘導(dǎo)箱安裝在用鋁型材加工的支架上,用于實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物在足跡增強(qiáng)板上行走過(guò)程中足跡的提取,誘導(dǎo)箱為實(shí)驗(yàn)動(dòng)物提供熟悉的小環(huán)境,使實(shí)驗(yàn)動(dòng)物經(jīng)過(guò)訓(xùn)練后,能夠在足跡增強(qiáng)板上正常行走,方便完成足跡提取。高速攝像機(jī)與安裝了VisuGait軟件的計(jì)算機(jī)通過(guò)USB 3.0接口實(shí)現(xiàn)圖像數(shù)據(jù)采集。
4.3 步序可視化呈現(xiàn)
VisuGait軟件可以可視化呈現(xiàn)多種類(lèi)型的步序:
平面腳印圖(footprints)
步序圖(Gait diagram)
腳印壓力分布圖(Print intensities)
腳印壓力熱圖(Footprints pressure thermogram)
三維腳印(3D Footprints),選配
4.4 自動(dòng)檢測(cè)分類(lèi)錯(cuò)誤
在一些體重大或者受損極其嚴(yán)重的動(dòng)物中,對(duì)足印分類(lèi)進(jìn)行分類(lèi)工作非常困難的,即便人工分類(lèi)也是如此。新一代的智能足跡識(shí)別能力和出色的足跡歸類(lèi)技術(shù)可自動(dòng)檢測(cè)分類(lèi)錯(cuò)誤。用戶(hù)可以通過(guò)下拉選擇框來(lái)挑選這些分類(lèi)錯(cuò)誤,系統(tǒng)中視頻能夠自動(dòng)跳到相應(yīng)的時(shí)間點(diǎn)(時(shí)間幀)。使用者可以使用變焦攝影功能查看影像細(xì)節(jié),然后根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行分類(lèi)。
4.5 足跡自動(dòng)合并
有時(shí),受損嚴(yán)重的動(dòng)物的一個(gè)腳步可能會(huì)被分成兩個(gè)或者更多的步型。基于這些額外足印,這時(shí),VisuGait系統(tǒng)將會(huì)錯(cuò)誤地計(jì)算參數(shù)。但是通過(guò)把分裂的腳步影像合成一個(gè)腳步影像,這些參數(shù)會(huì)很容易地被被修復(fù)。
4.6 交互式足跡測(cè)量模塊(選配)
該模塊可以測(cè)量以下參數(shù):
l 遠(yuǎn)趾端開(kāi)口距
l 近趾端開(kāi)口距
l 腳印長(zhǎng)度
l 腳印朝向
VisuGait系統(tǒng)脛骨神經(jīng)和腓骨神經(jīng)是坐骨神經(jīng)的兩個(gè)分支。類(lèi)似于坐骨神經(jīng)功能指數(shù),這些新參數(shù)的計(jì)算同樣基于遠(yuǎn)趾端開(kāi)口距,近趾端開(kāi)口距,腳印長(zhǎng)度。
· 坐骨功能指數(shù)(簡(jiǎn)稱(chēng)SFI),被用作坐骨神經(jīng)損傷的功能恢復(fù)評(píng)估的工具。
· 脛骨功能指數(shù)(簡(jiǎn)稱(chēng)TFI),被應(yīng)用于研究脛骨神經(jīng)損傷恢復(fù)。
· 腓骨功能指數(shù)(簡(jiǎn)稱(chēng)PFI),被應(yīng)用于研究腓骨神經(jīng)(也被稱(chēng)為腓神經(jīng))損傷恢復(fù)。
4.7其他功能
自動(dòng)保存視頻文件,可用于離線(xiàn)分析,視頻分辨率為不低于1280x1024;
支持雙向分析功能,即動(dòng)物前行和后退都能采集數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析;
系統(tǒng)可以靈活調(diào)節(jié)光敏感度,可以應(yīng)對(duì)不同體重的動(dòng)物;
五、測(cè)試指標(biāo)
5.1系統(tǒng)可測(cè)量基于單只腳印的參數(shù):
5.1.1腳大觸地時(shí)相(Max contact)
5.1.2腳大觸地面積(Max area)
5.1.3腳觸地壓力(Intensity)
5.1.4腳印寬度(Box width)
5.1.5腳觸地時(shí)間(Stand)
5.1.6腳印之間的位置關(guān)系(Print positions)
5.1.7同一腳爪觸地時(shí)間占總時(shí)間的比例(Duty cycle)
5.1.8步行周期(Step Cycle)、步幅(Step Stride)
5.1.9制動(dòng)指數(shù)(Stop Index)、推進(jìn)指數(shù)(Start Index)
5.2系統(tǒng)可測(cè)量基于不同腳印間關(guān)系的參數(shù):
5.2.1單位時(shí)間內(nèi)腳步數(shù)(Cadence)
5.2.2步序(Step sequence)
5.2.3★步寬(前肢步寬、后肢步寬)
5.2.4★步基(左側(cè)步基、右側(cè)步基)
5.2.5步序正常指數(shù)(Regularity index)
5.2.6相位離差指數(shù)(Phase dispersions)
5.2.7雙足協(xié)調(diào)指數(shù)(Couplings)
5.2.8同時(shí)觸地指數(shù)(Support formulas)
5.3系統(tǒng)可以測(cè)量足趾寬度Toe Spread,中間足趾寬度(第二只跟第四只足趾)Intermediate Toe Spread,基于身體腳爪的角度Paw Angle Body Axis
5.4★系統(tǒng)可以自動(dòng)測(cè)量出脛骨神經(jīng)功能指數(shù)(Posterior Tibial Functional Index TFI)
5.5★系統(tǒng)可以自動(dòng)測(cè)量出腓骨神經(jīng)功能指數(shù)(Peroneal Functional Index PFI)
5.6系統(tǒng)可以自動(dòng)測(cè)量出坐骨神經(jīng)功能指數(shù)(Sciatic Functional Index SFI)
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