Piscina e sala
Câmeras, taxa de quadros e ver a piscina inteira
A câmera é seu observador mais paciente. Dê a ela uma visão livre.
Cada medida que você relata só é tão boa quanto o vídeo de onde veio. Uma câmera que não vê a piscina toda, ou que perde quadros, muda silenciosamente o comprimento do trajeto e a velocidade. Veja como configurá-la para confiar nos números.
Perguntas frequentes
A câmera vai ver toda a minha piscina ou labirinto?
Toda a área de rastreamento deve quase preencher a imagem da câmera. Antes de comprar uma piscina, confira se a altura do teto e a lente permitem que ela caiba. Se não, fale com a HVS. O comitê de ética local, as condições da sua licença e o veterinário sempre têm precedência.
Mais detalhes
HVS: a área de rastreamento deve quase preencher a imagem de cima a baixo ou da esquerda à direita; teste as lentes antes num tripé à mesma distância [HVS]. Todos os lados devem aparecer [Nunez 2008].
Para se aprofundar
Ilustrativo: uma lente de 60° vê uma largura de cerca de 1,15 vez sua altura sobre a água, então uma piscina de 2 m precisa de pelo menos cerca de 1,75 m mais uma margem.
Como a câmera deve ser posicionada?
Posicione a câmera para que a piscina ou o labirinto quase preencha a imagem. 1) Ajuste a altura ou a lente até a arena quase preencher a imagem. 2) Mantenha as configurações da câmera iguais durante todo o experimento. 3) Se a piscina não couber, fale com a HVS pelo botão Support ou pela página de contato.
Mais detalhes
Posicione a câmera para que a área de rastreamento fique o maior possível, quase preenchendo a imagem de cima a baixo ou da esquerda à direita. Com a LabCam da HVS Image, teste as lentes apontando a câmera para uma parede à mesma distância da superfície do labirinto. Mantenha as configurações da câmera constantes durante todo o experimento. Se a piscina não couber na imagem, fale com a HVS pelo botão Support ou pela página de contato.
Para se aprofundar
Mudar as configurações da câmera no meio do experimento quebra a coerência com a calibração, então configure e teste com ensaios simulados antes dos ensaios reais.
Como escolho uma lente e configuro a LabCam ou uma câmera de outro fabricante?
Escolha a lente que foca na sua distância de montagem e faz a arena quase preencher a imagem; depois mantenha as configurações da câmera fixas durante todo o experimento. 1) Teste lentes num tripé apontado para uma parede à mesma distância. 2) Com uma webcam, feche o HVS Image, use o software da própria câmera para focar e depois desligue o foco automático. 3) Ajuste o antiflicker à frequência da sua rede elétrica. 4) Anote suas configurações.
Mais detalhes
Com a LabCam, fixe a câmera num tripé apontado para uma parede à mesma distância que terá a superfície do labirinto, e teste lentes até uma focar bem e a área de rastreamento quase preencher a janela de calibração. Mantenha as mesmas configurações de câmera durante todo um experimento; mudá-las (como mudar a iluminação) pode invalidar dados, então anote-as caso a câmera seja desconectada. Com uma câmera de outro fabricante, saia primeiro do HVS Image (só um programa pode usar a câmera por vez), abra o software da câmera (por exemplo Logitech: Quick Capture, Video, Controls), deixe o foco automático focar a arena e depois desmarque o foco automático para fixá-lo; desmarque o acompanhamento de rosto e os recursos de luz automática; use brilho e contraste só depois de otimizar a iluminação do laboratório; ajuste o antiflicker à frequência da sua rede. Repita para cada câmera no rastreamento 3D.
Para se aprofundar
Um foco levemente desfocado pode ajudar a rastrear animais escuros em campo aberto branco, porque fezes e caudas ficam mais claras que o corpo. Na LabCam com anéis manuais: meça a distância da lente ao piso, foque um objeto do tamanho de um camundongo nessa distância, aperte os parafusos de ajuste e deixe o anel do diafragma aberto. Imagem preta com webcam de outro fabricante costuma ser o próprio software dela segurando a câmera; feche-o. Se sua área de rastreamento não couber, fale com a HVS.
Que taxa de quadros devo usar no rastreamento?
25-30 fps é mais que suficiente para medidas de trajeto, latência e zonas. Mantenha a mesma taxa de quadros, resolução e configurações para todos os animais de um estudo. O comitê de ética local, as condições da sua licença e o veterinário sempre têm precedência.
Mais detalhes
O HVS Image amostra até 60 Hz e suaviza para uma posição a cada 100 ms em suas medidas [HVS]. Mantenha as configurações da câmera constantes [HVS]. A suavização é necessária porque o ruído de rastreamento distorce distância e velocidade [Hen 2004].
Para se aprofundar
Ilustrativo: a 20 cm/s, 25 fps dão 0,8 cm por quadro. A resolução da latência é de 40 ms, desprezível em ensaios de 10-120 s.
Por que o comprimento do trajeto ou a velocidade mudam com a taxa de quadros?
Taxas baixas cortam caminho nas curvas fechadas (trajeto curto demais); taxas altas acrescentam tremor (trajeto longo demais), a menos que os dados sejam suavizados. Por isso a HVS suaviza as posições em 100 ms. O comitê de ética local, as condições da sua licença e o veterinário sempre têm precedência.
Mais detalhes
O comprimento do trajeto é a distância percorrida, somada entre posições sucessivas, e a velocidade é essa distância dividida pelo tempo, então ambas dependem da frequência de amostragem das posições. Taxas baixas cortam curvas fechadas e subestimam o trajeto; taxas altas acrescentam tremor de posição que o superestima. Variáveis de rastreamento são sensíveis a ruído e precisam de suavização [Hen 2004]; a HVS suaviza em 100 ms [HVS].
Para se aprofundar
Simulação ilustrativa: tremor de 0,2 cm acrescentou cerca de 1%, 7% e 44% a um trajeto de 100 cm a 10, 25 e 60 Hz sem suavização; a média de 100 ms o restaurou. Uma curva de 2 cm de raio é subestimada em cerca de 16% a 5 Hz e menos de 1% a 25 Hz.
O que é a frequência de Nyquist e por que importa?
Para captar um movimento, é preciso amostrar a mais do dobro da frequência com que ele acontece. A 25 fps o limite é 12,5 Hz: suficiente para trajetos andando e nadando, mas não para movimento de vibrissas ou tremor. O comitê de ética local, as condições da sua licença e o veterinário sempre têm precedência.
Mais detalhes
A frequência de Nyquist é metade da taxa de amostragem: o movimento mais rápido que uma gravação consegue captar, então para registrar um movimento é preciso amostrar a mais do dobro da frequência dele. Teorema da amostragem [Nyquist 1928; Shannon 1949]. O movimento exploratório das vibrissas é de 5-15 Hz e o foveal de 15-25 Hz [Berg & Kleinfeld 2003], então exige em teoria pelo menos 50 fps e na prática vídeo de alta velocidade.
Para se aprofundar
Regra prática: amostre a 5-10 vezes o movimento mais rápido de interesse. O aliasing não pode ser removido depois da gravação. A suavização é um filtro passa-baixa: uma janela de 100 ms suprime movimentos de cerca de 10 Hz para cima.
Meu vídeo pulsa ou mostra faixas rolando. O que está acontecendo?
Suas luzes piscam num ritmo que interfere com a taxa de quadros da câmera. Ajuste o antiflicker da câmera à frequência da sua rede (50 Hz no Reino Unido) e use luzes sem flicker. O comitê de ética local, as condições da sua licença e o veterinário sempre têm precedência.
Mais detalhes
Ajuste o antiflicker à frequência da sua rede [HVS]. A modulação de corrente de LEDs é o tema da IEEE 1789 [IEEE 2015]. Lâmpadas em rede de 50 Hz piscam a 100 Hz.
Para se aprofundar
A interferência entre flicker e taxa de quadros é aliasing temporal [Shannon 1949]. Confira um vídeo gravado antes de começar.
Quantos pixels preciso por centímetro?
Faça a arena quase preencher a imagem. Para rastrear o ponto central de um camundongo ou rato, uma imagem padrão de 640 pixels de largura sobre a piscina costuma bastar. Evite listras finas ou telas à vista, que podem causar efeito moiré. O comitê de ética local, as condições da sua licença e o veterinário sempre têm precedência.
Mais detalhes
Não há mínimo fixo, mas quanto mais pixels da câmera cobrem cada centímetro da arena, mais precisamente posição e trajeto são medidos. A área de rastreamento deve quase preencher a imagem [HVS]. Então posicione e ajuste o zoom da câmera para que a área de rastreamento quase preencha a imagem, e o animal ocupe pelo menos vários pixels.
Para se aprofundar
Ilustrativo: 640 px em 130 cm dão cerca de 4,9 px/cm (2 mm por pixel). Um camundongo ocupa cerca de 40-50 px, mas uma pata de 5 mm só 2-3 px, então não é resolvida com confiabilidade.
Posicionamento da câmera e calibração andam juntos; veja a calibração do labirinto aquático de Morris.
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