Cámaras, frecuencia de imagen y ver toda la piscina

HVS: el área de seguimiento debe casi llenar la imagen de arriba abajo o de izquierda a derecha; prueba antes los objetivos en un trípode a la misma distancia [HVS]. Todos los lados deben verse [Nunez 2008].

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A modo ilustrativo: un objetivo de 60° ve una anchura de unas 1,15 veces su altura sobre el agua, así que una piscina de 2 m necesita al menos unos 1,75 m más un margen.

Coloca la cámara de forma que el área de seguimiento sea lo más grande posible, casi llenando la imagen de arriba abajo o de izquierda a derecha. Con la LabCam de HVS Image, prueba los objetivos apuntando la cámara a una pared a la misma distancia que la superficie del laberinto. Mantén constantes los ajustes de la cámara durante todo el experimento. Si la piscina no cabe en la imagen, contacta con HVS mediante el botón Support o la página de contacto.

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Cambiar los ajustes de la cámara a mitad del experimento rompe la coherencia con la calibración, así que configura y prueba con ensayos de prueba antes de los ensayos reales.

Con la LabCam, fija la cámara en un trípode apuntando a una pared a la misma distancia que tendrá la superficie del laberinto, y prueba objetivos hasta que uno enfoque bien y el área de seguimiento casi llene la ventana de calibración. Mantén los mismos ajustes de cámara durante todo un experimento; cambiarlos (como cambiar la iluminación) podría invalidar los datos, así que anótalos por si se desconecta la cámara. Con una cámara de otro fabricante, sal primero de HVS Image (solo un programa puede usar la cámara a la vez), abre el software de la cámara (por ejemplo Logitech: Quick Capture, Video, Controls), deja que el autoenfoque enfoque la arena y luego desmarca el autoenfoque para que se mantenga; desmarca el seguimiento de caras y las funciones de luz automática; usa brillo y contraste solo después de optimizar la iluminación del laboratorio; ajusta el antiparpadeo a la frecuencia de tu red. Repite con cada cámara en el seguimiento 3D.

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Un enfoque ligeramente borroso puede ayudar a seguir animales oscuros en un campo abierto blanco, porque los excrementos y las colas se ven más claros que el cuerpo. Con la LabCam de anillos manuales: mide la distancia del objetivo al suelo, enfoca un objeto del tamaño de un ratón a esa distancia, aprieta los tornillos de ajuste y deja abierto el anillo del diafragma. Una imagen negra con una webcam de otro fabricante suele deberse a que su propio software retiene la cámara; ciérralo. Si tu área de seguimiento no cabe, contacta con HVS.

HVS Image muestrea hasta 60 Hz y suaviza a una posición cada 100 ms para sus medidas [HVS]. Mantén constantes los ajustes de la cámara [HVS]. El suavizado hace falta porque el ruido de seguimiento distorsiona la distancia y la velocidad [Hen 2004].

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A modo ilustrativo: a 20 cm/s, 25 fps son 0,8 cm por fotograma. La resolución de la latencia es de 40 ms, despreciable en ensayos de 10-120 s.

La longitud de trayectoria es la distancia recorrida, sumada entre posiciones sucesivas, y la velocidad es esa distancia dividida por el tiempo, así que ambas dependen de la frecuencia con que se muestrean las posiciones. Las frecuencias bajas recortan las curvas cerradas e infravaloran la trayectoria; las altas añaden temblor de posición que la sobrevalora. Las variables de seguimiento son sensibles al ruido y necesitan suavizado [Hen 2004]; HVS suaviza a 100 ms [HVS].

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Simulación ilustrativa: un temblor de 0,2 cm añadía alrededor de un 1 %, un 7 % y un 44 % a una trayectoria de 100 cm a 10, 25 y 60 Hz sin suavizar; promediar cada 100 ms lo corregía. Una curva de 2 cm de radio se infravalora en torno a un 16 % a 5 Hz y menos de un 1 % a 25 Hz.

La frecuencia de Nyquist es la mitad de la frecuencia de muestreo: el movimiento más rápido que puede captar una grabación, así que para registrar un movimiento hay que muestrear a más del doble de su frecuencia. Teorema de muestreo [Nyquist 1928; Shannon 1949]. El movimiento exploratorio de las vibrisas es de 5-15 Hz y el foveal de 15-25 Hz [Berg & Kleinfeld 2003], así que en teoría necesita al menos 50 fps y en la práctica vídeo de alta velocidad.

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Regla práctica: muestrea a 5-10 veces el movimiento más rápido que te interese. El aliasing no se puede eliminar después de grabar. El suavizado es un filtro paso bajo: una ventana de 100 ms suprime movimientos de unos 10 Hz o más.

Ajusta el antiparpadeo a la frecuencia de tu red [HVS]. La modulación de corriente de los LED es el tema de IEEE 1789 [IEEE 2015]. Las lámparas en red de 50 Hz parpadean a 100 Hz.

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La interferencia entre el parpadeo y la frecuencia de imagen es aliasing temporal [Shannon 1949]. Revisa un vídeo grabado antes de empezar.

No hay un mínimo fijo, pero cuantos más píxeles de cámara cubren cada centímetro de la arena, con más precisión se miden la posición y la trayectoria. El área de seguimiento debe casi llenar la imagen [HVS]. Así que coloca y ajusta el zoom de la cámara para que el área de seguimiento casi llene la imagen, y que el animal ocupe al menos varios píxeles.

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A modo ilustrativo: 640 px sobre 130 cm son unos 4,9 px/cm (2 mm por píxel). Un ratón ocupa unos 40-50 px, pero una pata de 5 mm solo 2-3 px, así que no se resuelve con fiabilidad.