系統(tǒng)介紹

VisuGait 動(dòng)物可視步態(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)采用獨(dú)特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。

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

應(yīng)用范圍

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)性萎縮、神經(jīng)**、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**發(fā)展過(guò)程、評(píng)價(jià)**方法的效果和篩選****。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**

• 新一代足印識(shí)別及歸類(lèi)算法

VisuGait 可視步態(tài)分析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€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)；

• 足跡增強(qiáng)裝置（內(nèi)光源折射技術(shù)）

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。

• 其他功能

• 自動(dòng)保存視頻文件，可用于離線分析，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；

系統(tǒng)可測(cè)量基于單只腳印的參數(shù)：

• 腳*大觸地時(shí)相（Max contact）

• 腳*大觸地面積（Max area）

• 腳觸地壓力（Intensity）

• 腳印寬度（Box width）

• 腳觸地時(shí)間（Stand）

• 腳印之間的位置關(guān)系（Print positions）

• 同一腳爪觸地時(shí)間占總時(shí)間的比例（Duty cycle）

• 步行周期（Step Cycle）、步幅（Step Stride）

• 制動(dòng)指數(shù)（Stop Index）、推進(jìn)指數(shù)（Start Index）

動(dòng)物步態(tài)行為，根據(jù)動(dòng)物**模型的不同，需要選擇合適的步態(tài)分析設(shè)備來(lái)開(kāi)展實(shí)驗(yàn)，目前，上海欣軟可以提供VisuGait動(dòng)物主動(dòng)步態(tài)分析、VisuTread動(dòng)物被動(dòng)部分分析（含運(yùn)動(dòng)跑道）、動(dòng)物關(guān)節(jié)步態(tài)分析（接受定制）、動(dòng)物自由步態(tài)分析（曠場(chǎng)箱中進(jìn)行），如果需要深入研究動(dòng)物步態(tài)的客戶(hù)，可以聯(lián)系我們！