SwarmSight: 昆虫アンテナの動きと共通の準備と従来のハードウェアを使用して吻伸展反射のリアルタイム追跡

次のセクションの例は、アンテナ角度のプロット制作ソフトウェアのデータ、ソフトウェアの精度と、蜂蜜の蜂のアンテナの動きのプレゼンテーションの影響を実験結果と人間の査定人の速度の比較から別の匂い。R ソフトウェア62,63は、解析を実行し、数値を生成に使用されました。ビデオ チュートリアルと同様に、分析および図生成の R コードはオンライン58を見つけることができます。 ソフトウェアの出力: 図 3は、オクテンの純粋なと 35 倍希釈鉱物油バージョンは、ミツバチの動画からソフトウェアによって検出アンテナ角度の 5 つのランダムに選択されたトレースを示していますきれいな空気と同様、ヘプタノールと。 図 3: 5 つは SwarmSight によって検出されたアンテナ角度の痕跡サンプルします。Y は、「0」が臭気発生源への動物の目の前で臭いの元から指す値が大きいほど、度数でアンテナ角度を示しています。ヘプタノール、オクテンときれいな空気と同様、鉱物油希釈バージョン x の 35 グレー 0 – 中に単一蜂蜜蜂の採餌する 3,600 ms windows を適用されました。左アンテナは赤、青色は右にマークされます。各条件から 1 つ 5 つのランダムな蜂は、5 つのプロットで描かれています。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。 ソフトウェアの検証: ソフトウェアが、アンテナの場所を確実に検出できることを検証するため、アンテナの位置は、人間によってはソフトウェアによって位置と比較しました。2 つの人間の査定人が 425 のビデオ フレームにアンテナとテングのヒントを検索するように求めていた (〜 14 ビデオの s)。カスタム ソフトウェア モジュールはビデオ フレームを自動的に高度な評価者によってマーク付加物の場所を記録し、タスクで費やされた時間数を記録しました。人間とソフトウェア配置の値の間の対応の例の垂直座標トレースを重ね合わせ、ソフトウェアと 2 つの人間の検出された位置の 1 つのアンテナは、図 4 aに表示されます。2 評定マーク アンテナ位置の間の距離が計算され、「人間距離」の名前ソフトウェアによって検出アンテナの場所と人間の査定人によって検出された最も近い場所の間の距離が計算され、「ソフトウェアに近い人間距離」(図 4 b) の名前。 図 4: 人間の査定人との比較。(A) 2 つの人間の査定人と 425 のビデオ フレームである SwarmSight アンテナ ヒントです。人間の査定人でフレーム単位で左アンテナ先端 Y 座標を発見し、ソフトウェアを重畳しています。(B) 人間の査定人 (オレンジ) とソフトウェアと最も近い人間の評価値 (黒) との間の意見の相違の間のフレームで意見の相違 (ビデオのピクセル単位での距離) を重ね合わせた。(C) 人間対人間アンテナ先端場所 (オレンジ) と人間の位置 (ブラック) 対ソフトウェア。(D) ヒストグラム、人間対人間と人間のフレームで不一致距離対ソフトウェアの累積的な分布 (破線)。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。 人間間の距離は 10.9 px 55.2 内の平均で 95% のフレームのピクセル 81.6 の最大値を持っていたと px。ソフトウェアに近い人間距離は 8.0 平均 18.3 内 px ピクセル フレームの 95 .0 の最大値を持っていたと px (図 4、および図 4の距離ヒストグラムを参照してください)。5 px だったアンテナの幅の約。全体的にみて、人間間の距離はタスクの先頭フレームの小さい、タスクの 2 番目の半分に増えました。我々 は、これは評価者の疲労によるものと思われます。一方、ソフトウェアに近い人間の距離レベル タスクを通じて一定であった。 ソフトウェアの速度と人間の査定人との精度の比較: 人間は、0.52 フレーム/秒 (fps) の平均速度でアンテナの先端とテング場所を評価しました。人間の fps を推定する人間 (425) 評価フレームの合計数は彼らがタスクに費やした時間の合計で割った値 (873 s と 761 s)。ソフトウェアは、デュアルコア Windows 7 PC で平均 65 fps のフレームが評価されます。一緒に高い処理速度と精度に類似または人間の査定人より、単位時間あたり約 125 人間の査定人の作業を実行するソフトウェアを期待できます。 悪臭にアンテナ対応の検出: 示すために昆虫の動きで重要な行動の違いを検出する、プロトコルを使用できますが、2 つの別の匂いに 23 の女性ミツバチを服従します。純粋なオクテン ヘプタノール、2 つの匂いと制御ときれいな空気の鉱物油希釈液 x 35 は 4 のためのそれぞれが提示された s (合計の 5 つの条件)。動画、プロトコルを上で記述されている SwarmSight ソフトウェアで処理された、アンテナ角度分析 (図 5)。 図 5: アンテナ角度の手段と密度熱マップ 5 臭気条件。(A) 熱 (暗い中間領域) 中の前に、示すアンテナ角度密度のマップ前後ヘプタノール、空気、および女性の蜂蜜の蜂にオクテン匂いの管理 (n = 23)。黒い曲線は、フレームあたり平均アンテナ角度 (両方のアンテナ) です。水平線が前におい平均 (ベースライン) の角度です。最寄りのアンテナの場所 (下部のプロットで赤のクラスター) 純粋な臭気条件、および対応する変更の臭気発生源のクラスター平均アンテナの角度に注意してください。また臭気結論と臭気濃度依存性明らかな発症後「リバウンド」クラスターを注意してください (他の 4 つプロット クラスター場所を参照してください)。密度熱マップ カラー スケールはすべての条件で任意制服です。(B) 平均角度変更前におい平均 (誤差範囲 S.E.M)。空気を除いてすべては変更された重要な意味 (t-テストp < 0.05)。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。 9 s セグメント 3 から成るビデオからビデオ フレームの 3.6 臭発症前に臭気のプレゼンテーションの s と 2.4 臭気の結論の後の s は、すべての個人および条件 (300 フレーム/セグメント) で整列しました。すべての個人の両方のアンテナの角度のフレーム単位の手段は条件ごとに計算され、「意味角度」(図 5 a、黒の曲線) と呼ばれます。条件ごとに個人間で臭発症前にフレームの平均アンテナ角度は計算され、前におい「ベースライン」(図 5 a、水平方向の細い線) と呼ばれます。 コントロール以外のすべての条件の平均角度は臭発症 (図 5 a、0 – 3,600 ms 地域で黒の曲線) 後一度 750 1,050 ms をピーク各ベースラインから増加しました。1 サンプルのtシリーズを使用してベースラインの平均に各条件のピーク臭プレゼンテーション平均の角度で時に個人の 2 アンテナ手段を比較することでベースラインからの平均変化 (図 5 b) 意義を調べた-テスト (シャピロ正規性検定すべての条件で重要ではない)。ベースラインから平均角度の変化は 26.9 ° の純粋なオクテン (臭発症後 750 ms でピークに平均)、0.2 m (990 ms) でオクテン 21.1 ° (1,050 ms) で純粋なヘプタノール 19.6 ° 19.3 ° (780 ms) で 0.2 M ヘプタノールおよび航空管制 (ないピーク) の 3.45 °。ベースラインから平均角度変更コントロールを除くすべての条件で有意 (ホルム調整p < 0.05)。我々 は平均の角度では、希薄化後のニオイよりも純粋な匂いに対してベースラインに戻りかかります注意 (低域通過フィルター処理された平均の臭発症後 3,690 ms のベースラインに返される純粋な希釈ヘプタノール; オクテン、戻り時間 2,940 ms であった希薄化後のバージョンの純粋なと 3000 ms の 4,260 ms)。 ヒート マップを用いた可視化: 各条件のためアンテナ対応、アンテナ角度密度ヒート マップを視覚化するには、(図 5 a青赤背景) を生成します。アンテナ角度 10 1 つの条件ごとに s ビデオ セグメントにまたがっていたガウス カーネル (R パッケージ質量、kde2d 関数64) で畳み込まれます。青色の領域は、赤の領域を示すアンテナ角度の高密度アンテナ角度の低密度を表示します。純粋なオクテン条件図 5 aの下部のプロットでヒート マップは、アンテナの動作を示しています。 臭気を提示する前に、マップを示しています (t < 0)、アンテナ角度密度は比較的すべての角度に均一に分散されます。約 1 s 臭発症 (t ~ 1,000 ms) 青と赤のクラスターのペアが表示された後。赤色で表示エリア、アンテナはより見つけられた頻繁によりエリア影青。青いクラスターは、アンテナがより小さい角度 (臭いの元は、0 度の方向に位置していた)、赤中を避ける傾向があることを示します (臭気発生源) からより大きい角をアンテナに優先クラスターを示します。赤のクラスターには、香りの提示が維持される、徐々 に消えます。約 1 が表示されます別の赤、強烈なクラスターの少ない s 臭の結論の後。私たちは「クラスターのリバウンド」2 番目赤クラスター名前を付けます。上記の平均の角度でリカバリ時間と一致して、我々 はリバウンド クラスターが先に現れるように見えるし、より純粋な臭いのより希薄臭気の強いことを注意してください。