JPH11296651A - 実験動物の行動観察の自動化方法 - Google Patents
実験動物の行動観察の自動化方法Info
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Abstract
の短縮を図ると共に、データに客観性をもたせる。 【解決手段】 オープンフィールド6内におけるラット
7の行動をビデオカメラ1によって撮影し、撮影したV
TR画像におけるラット7の行動を観察した観察者によ
ってラット7の行動を6つの行動項目に分類しておき、
前記VTR画像をコンピュータ5に取り込んだディジタ
ル画像を画像処置して7項目より成る画像パラメータを
抽出し、観察者が判定した各行動項目ごとの画像パラメ
ータを比較してラット7の行動判定のためのアルゴリズ
ムを作成する。
Description
効な実験動物の行動観察の自動化方法に関する。
主観に基づいて観察結果を求めているので、正確な結果
を得るために同一観察者による観察をを2回繰り返して
いたが、同一人であっても観察結果が一致しないことが
あった。また、複数の観察者によって観察結果の客観性
を高める場合は、判定基準を一致させるために事前にト
レーニング期間を設けてから観察を行っていたが、それ
でも観察結果が一致しない場合があった。
の行動観察方法では、観察に要する時間が長時間必要で
あり、しかも観察結果が一致しない場合もあって、観察
データの客観性について慎重に検討する必要があった。
本発明は、このような従来の行動観察方法の欠点を解消
するためになされたものであって、行動観察時間を短縮
すると共に、データに客観性を持たせるようにしたもの
である。
実験動物の行動を、所定時間ビデオカメラによって撮影
してVTR画像として記録し、このVTR画像における
実験動物の行動を観察して複数の行動項目に分類すると
共に、VTR画像をディジタル画像としてコンピュータ
に入力させてディジタル画像処理を行って実験動物の行
動判定に用いる画像パラメータを抽出する。次に、観察
者が判定した各行動項目ごとの画像パラメータの値を比
較し、行動判定のためのアルゴリズムを作成したうえで
コンピュータに格納しておき、観察対象の実験動物の画
像をビデオカメラからコンピュータに取り込み、画像パ
ラメータを求めてコンピュータに格納してある行動判定
アルゴリズムを適用することにより自動的に観察結果が
得られるようにした。
がら説明する。図1は、本発明に係る実験動物の行動観
察システムの構成を示す説明図である。図1において、
観察対象のラット7を正方形(115×115cm)のオ
ープンフィールド6に入れ、ラット7の行動をオープン
フィールド6の上方に設けたビデオカメラ1によって撮
影し、撮影したVTR画像はビデオテープレコーダ2、
画像入出力装置3、ビデオモニタ4、コンピュータ5よ
り成る行動観察システムに入力して画像処理されるよう
に構成してある。
ンフィールド6内に10分間放置しておいてビデオカメ
ラ1によって撮影し、そのVTR画像を用いて観察者に
よる行動観察を行い、オープンフィールド6内で起こる
ラット7の行動を分類する。分類された行動項目は、 L
ocomotion(移動活動)、 Grooming(毛づくろい)、Stre
ching(伸び)、 Sniffing(嗅ぎ)、Rearing(後肢立ち)
および Immobility(不動)の6項目であり、1秒毎の時
間見本法によって判定し、1秒間に起こる行動は1つと
してある。なお、行動項目は観察対象の実験動物の種類
によって適宜変更する。
てSENSAR社製のピラミッド・ヴィジョンシステム
(PVS)に入力させ、画像差分法、2値化法、楕円近
似および重心抽出より成る画像処理を行って画像パラメ
ータを抽出し、行動判定に用いる。画像パラメータは7
項目によって構成しており、その内訳は次の通りであ
る。 (1) 面積:画像上でとらえたラットの面積 (2) 長軸長:ラットを楕円近似した際の楕円の長軸長 (3) 重心移動量:ラットの重心の移動量 (4) 直進性:ラットの重心が直進した処理画像数 (5) 回転性:ラットの長軸が回転した角度の大きさ (6) 総差分量:連続する2フレーム間での輝度値変化量
の合計 (7) 部分差分量:ラットを楕円近似したときの長軸両端
近傍における輝度値変化量
VS)による画像処理のフローチャートを図3に示す。
図3において、VTR画像における各フレーム毎の処理
時間の流れを縦軸方向に、横軸方向に各フレームを左側
から順番に表示してある。第1のフレームにおいて、先
ず対象画像を取り込み(S101)、背景画像を取り込
む(S100)と共に、対象画像と背景画像の差分処理
(S102)を行ってノイズを除去し(S103)、背
景消去画像を作成する(S104)。同様にして、第2
のフレームにおいても対象画像の取り込み(S20
1)、背景画像を取り込む(S100)と共に、対象画
像と背景画像の差分処理(S202)、ノイズ除去(S
203)、背景消去画像を作成する(S204)。第1
のフレームと第2のフレームにおける背景消去画像(S
104とS204)の差分処理を行って(S105)、
総差分量計測(S106)を行い、さらに部分差分量計
測(S107)を行う。
(S104)から対象画像の面積計測(S108)を行
い、さらに、楕円近似(S109)と重心計測(S11
0)を行う。前記楕円近似(S109)に基づいて対象
画像の長軸長計測(S112)を行うと共に短軸長計測
(S113)を行う。同様にして第2フレームにおいて
も背景消去画像(S204)からその面積計測(S20
8)、楕円近似(S209)、重心計測(S210)を
行う。第1フレームの重心計測(S110)と第2フレ
ームの重心計測(S210)に基づいてフレーム間にお
ける重心移動量計測(S111)を行う。また、第1フ
レームの楕円近似(S109)と第2フレームの楕円近
似(S209)に基づいてフレーム間における回転性計
測(S114)を行うと共に直進性計測(S115)を
行う。以下同様にして第3フレーム以降のフレームにつ
いても画像処理を行って、行動判定に用いる7項目の画
像パラメータを求める。
て、観察者が判定した6つの行動項目ごとの画像パラメ
ータの値を比較し、図2に示すフローチャートを用いて
行動判定のためのアルゴリズムを作成する。図2におい
て、最初に直進性を検討して(S1)、直進性の値が所
定値より大きい場合は Locomotion(移動活動)と判定
し、直進性が所定値より小さい場合は部分差分量を検討
し(S2)、部分差分量が所定値より多い場合は、さら
に長軸長の値を検討し(S3)、長軸長が所定値より長
ければその行動はStreching(伸び)と判定すると共に、
短かければRearing(後肢立ち)と判定する。次に、前記
部分差分量が所定値より少ない場合は、総差分量、重心
移動量および回転性の夫々の値を検討し(S4,S5,
S6)、全ての値が所定値より少ないか又は小さい場合
はその行動は Immobility(不動)であると判定し、総差
分量、重心移動量および回転性のいずれかの値が所定値
より多いか又は大きい場合はさらに面積を検討し(S
7)、面積が所定値より広い場合はその行動は Sniffin
g(嗅ぎ)と判定すると共に、所定値よりも狭い場合はそ
の行動は Grooming(毛づくろい)であると判断する。以
上の方法によって作成した行動判定のアルゴリズムをコ
ンピュータに格納しておく。
1からコンピュータ5に取り込んでその画像パラメータ
を求め、予めコンピュータに格納してある行動判定のア
ルゴリズムを適用すると、自動的にラット7の観察結果
が求められる。観察対象の実験動物がラットでない場合
には、行動判定のためのアルゴリズムも異なったものを
作成する必要があるが、上述した画像パラメータとアル
ゴリズムの作成方法を適用することによって容易に作成
可能である。
動物の行動観察の自動化方法によると、実験動物の行動
観察に要する時間を短縮すると共に、データに客観性を
もたせることになるので薬効評価などには特に有効であ
る。
成を示す説明図。
Claims (2)
- 【請求項1】 オープンフィールド内における実験動物
の行動をビデオカメラにより撮影し、撮影したVTR画
像における実験動物の行動を観察した観察者により、前
記実験動物の行動を複数の行動項目に分類すると共に、 前記VTR画像をコンピュータにディジタル画像として
入力させ、このディジタル画像を画像差分法、2値化
法、楕円近似および重心抽出より成る画像処理を行って
画像パラメータを抽出し、観察者が判定した各行動項目
ごとの画像パラメータの値を比較して実験動物の行動判
定の基準となるアルゴリズムを作成してコンピュータに
格納しておき、 観察対象の実験動物の画像をビデオカメラから前記コン
ピュータへ取り込んでそのパラメータを求め、予め格納
してある行動判定のアルゴリズムを適用して自動的に観
察結果が得られるようにしたことを特徴とする実験的動
物の行動観察の自動化方法。 - 【請求項2】 画像パラメータを用いた行動判定のアル
ゴリズムを、直進性が所定値より大きい場合その行動は
Locomotion(移動活動)であると判定し、 直進性が所定値より小さい場合は部分差分量を検討し、
部分差分量が所定値より多い場合はさらに長軸長の値を
検討し、長軸長が所定値より長ければその行動はStrech
ing(伸び)と判定すると共に、短ければRearing(後肢立
ち)と判定し、 さらに、前記部分差分量が所定値より少ない場合は総差
分量、重心移動量および回転性の夫々の値を検討し、全
ての値が所定値よりも少ないか又は小さい場合はその行
動は Immobility(不動)であると判定し、 総差分量、重心移動量および回転性のいずれかの値が所
定値より多いか又は大きい場合はさらに面積を検討し、
面積が所定値よりも広い場合はその行動は Sniffing(嗅
ぎ)と判定すると共に、所定値よりも狭い場合はその行
動は Grooming(毛づくろい)であると判定するようにし
たことを特徴とする請求項1に記載の実験動物の行動観
察の自動化方法。
Priority Applications (1)
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JP09252198A JP3270005B2 (ja) | 1998-03-20 | 1998-03-20 | 実験動物の行動観察の自動化方法 |
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