un programme facile à utiliser pour suivre et analyser les mouvements des animaux – Methods Blog
Message fourni par Violettes claires et Sin Yeon Kim
Il existe de nombreux outils disponibles pour suivre et analyser les déplacements des animaux. Dans cet article, Violette Chiara et Sin-Yeon Kim partagent leurs idées sur la façon dont AnimalTA occupe le créneau d’un logiciel accessible et convivial pour l’analyse vidéo.
Pourquoi AnimalTA ?
AnimalTA est un nouvel outil pour suivre et analyser le mouvement des animaux dans les vidéos numériques. Lorsque nous avons commencé à développer AnimalTA, la plupart de nos collègues ont été surpris et ne comprenaient pas pourquoi – car de nombreux bons programmes de suivi des animaux existent déjà. Qu’est-ce que notre programme offre de plus que les autres n’offrent pas ? La vérité est qu’AnimalTA ne propose aucune nouvelle technologie ou algorithme, et ne peut être considéré comme une amélioration de nos connaissances en vision par ordinateur. Cependant, nous croyons que ce programme offre quelque chose d’aussi important : son accessibilité.
Alors qu’un nouveau programme propose généralement quelque chose de plus avancé et complexe que ses prédécesseurs, nous avons remarqué que cela peut exclure des parties importantes de la communauté scientifique qui n’ont pas le temps ou les ressources à investir pour accéder à ces nouveaux outils. De nos jours, la majorité des programmes de suivi – même ceux qui prétendent être « conviviaux » – sont difficiles à utiliser pour les personnes ayant peu ou pas d’expérience en programmation (ou en environnements de programmation).
Certains diront que la communauté scientifique est beaucoup plus familière avec la programmation qu’elle ne l’était il y a quelques années, principalement en raison de la vulgarisation d’outils tels que R ou MATLAB. Bien que cela soit vrai, nous savons par expérience que de nombreux chercheurs sont toujours frustrés lorsqu’ils passent beaucoup de temps à chercher un programme de suivi vidéo gratuit, passent encore plus de temps à apprendre à installer et à utiliser le logiciel, pour constater qu’il ne fonctionne pas. avec leurs vidéos.
En fait, de nombreux chercheurs abandonnent à mi-chemin du processus et finissent par utiliser des alternatives coûteuses (s’ils ont des ressources) ou analysent leurs vidéos manuellement sans utiliser de programme de suivi vidéo. C’est la raison pour laquelle nous pensons qu’un programme de suivi vidéo simple, flexible et convivial comme AnimalTA est nécessaire.
Surmonter les obstacles à la recherche
Nous avons conçu AnimalTA dans le but de créer un programme de suivi vidéo qui donne la priorité à l’assistance aux scientifiques dans leur travail quotidien, plutôt qu’à l’introduction de nouvelles technologies flashy. Tout au long de son développement, nous avons cherché à résoudre les difficultés et les frustrations courantes que les utilisateurs peuvent rencontrer lors du suivi de leurs vidéos. Ainsi, AnimalTA propose plus qu’un simple programme de suivi vidéo : il combine des outils de gestion de projet, de montage vidéo, d’amélioration vidéo, de correction de suivi et d’analyse de trajectoires de mouvement.
Nous avons identifié les problèmes que les chercheurs rencontrent souvent lors de l’enregistrement de vidéos dans leurs expériences et de leur utilisation pour le suivi vidéo, puis nous avons proposé des solutions. Par exemple, toutes les vidéos brutes peuvent être chargées directement dans le programme. Il n’y a pas besoin de préparation préalable, comme conversion, recadrage ou montage: vous pouvez les faire directement dans AnimalTA. Un nombre illimité de vidéos peuvent être stockés dans le même projet, ce qui vous permet d’avoir un seul fichier pour l’ensemble de votre expérience et de appliquez facilement les mêmes paramètres de suivi pour toutes vos vidéos sans avoir besoin d’opérations répétitives.
Nous avons également pensé aux difficultés techniques courantes de l’enregistrement vidéo. Par exemple, il n’est pas rare de rencontrer des tremblements de caméra, ce qui perturberait le suivi avec la plupart des autres programmes ou fausserait les résultats du suivi. AnimalTA fournit un stabilisation outil qui supprimera ces tremblements. Les changements dans les conditions d’éclairage, dus à la présence d’ombres ou aux changements de la lumière du soleil, sont un autre problème couramment rencontré qu’AnimalTA peut résoudre avec un correction d’éclairage outil.
Dans certaines expériences, il peut être impossible de placer la caméra au-dessus des arènes expérimentales, et ce problème induit un effet de perspective et biaise les analyses des trajectoires. Un problème similaire peut survenir en cas de déformation de l’image dans les enregistrements vidéo. Ces problèmes peuvent être corrigés avec correction de perspective fonction fournie par AnimalTA. Les milieux hétérogènes ne sont pas non plus un problème avec notre programme car il propose un système de soustraction de fond. Chaque vidéo peut être (re)escaladé, vous permettant de travailler en unités internationales, au lieu de pixels, dès le début et d’obtenir des données plus compréhensibles. De plus, AnimalTA fournit plusieurs outils pour correction de suivi et analyses de données.
Correction des trajectoires
Malgré toutes les précautions et les options de correction vidéo, certaines erreurs de suivi peuvent toujours se produire. La correction des données de suivi est souvent difficile et prend du temps. Nous avons fourni à nos utilisateurs un large éventail d’outils de correction, qui peuvent corriger différents types d’erreurs de suivi de manière rapide et efficace.
Premièrement la la visualisation des animaux suivis est simple et directe, vous permettant de vérifier rapidement la qualité du suivi. Il est possible, par exemple, de lire des vidéos à un rythme accéléré avec la position suivie des cibles, de montrer la trajectoire complète de la cible ou de sauter directement aux images pour lesquelles les cibles ont été perdues.
Une fois que vous avez identifié des parties de vidéos présentant des erreurs de suivi, vous disposez de plusieurs options pour les corriger. Tu peux corriger à la main la position des cibles en cliquant directement sur la vidéo. Vous pouvez aussi interpoler la trajectoire entre deux images, en cas de mouvements en ligne droite, ou sélectionnez la partie problématique de la vidéo et relancer un suivi avec des paramètres différents pour cette partie. Cette dernière option est, à notre connaissance, une nouveauté dans les programmes de suivi vidéo, qui facilitera grandement le travail de nos utilisateurs.
Extraction de données
AnimalTA intègre également plusieurs outils d’extraction de données. Nous avons essayé de fournir des outils utiles aux chercheurs, notamment dans les domaines de l’éthologie ou de l’écologie comportementale. L’un de nos objectifs était de rendre le programme accessible et compréhensible pour tous.
Grâce à un retour visuel direct, l’effet de toute modification des paramètres d’analyse sera immédiatement illustré. Nous pensons que cette fonctionnalité permet aux utilisateurs de voir différentes options d’analyse et améliore l’aspect pratique du programme. AnimalTA permet des analyses de déplacements (vitesse, méandre, distance parcourue, proportion de temps de déplacement, etc.), des analyses d’exploration, des analyses d’interactions sociales et des analyses d’interactions entre les cibles et les éléments/zones d’intérêt. Vous pouvez, par exemple, tracer un cercle au milieu d’une arène pour savoir combien de temps votre cible a passé dans ce cercle, ou tracer un segment pour savoir combien de fois ce segment a été traversé par la cible. Une fois que vous aurez effectué toutes les analyses qui vous intéressent, AnimalTA vous fournira des tableaux récapitulatifs qui pourront être ouverts dans Excel, Libre office ou des éditeurs de texte.
Bref aperçu de quelques analyses proposées par AnimalTA. De gauche à droite : i) poissons dans les tests de choix bidirectionnels, le programme mesurera le temps passé dans les arènes de couleur rouge et le nombre de fois que les segments violets sont traversés. ii) Fourmis dans l’expérience de choix de nourriture, le programme mesurera le temps passé dans les parcelles de nourriture (formes de couleur jaune) et à proximité des limites des arènes. iii) Un robot aspirateur nettoyant une cuisine, le programme calculera la proportion de la cuisine qui a été explorée par le robot.
AnimalTA pour tous
Parce que nous voulions que notre programme soit le plus accessible possible, notamment pour les étudiants, AnimalTA peut être utilisé dans 5 langues différentes, dont le mandarin, l’anglais et l’espagnol.
Le programme permet la création d’un processus de suivi des vidéos avec plusieurs options. Par exemple, en affichant les identités des cibles et leurs trajectoires dans différentes couleurs, l’utilisateur peut choisir une étape de suivi spécifique à afficher dans les vidéos. Nous pensons que cela aidera les chercheurs ou d’autres utilisateurs à présenter leurs résultats lors de conférences ou de conférences scientifiques.
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