鱼类游泳行为分析系统是一套用于追踪小型生物在三维空间内游泳行为的完整视频分析系统，是自动跟踪，可视化和分析鱼类等生物在三维空间内游动的完整解决方案。视频跟踪比手动记录行为具有显著优势，可以测量动物在某个区域内的游泳速度、移动性、角运动和持续时间的准确信息。它还可以在更长的时间内进行不间断的观察。

鱼类游泳行为分析系统可用于斑马鱼、鲫鱼、虾、蟹等游泳生物的三维轨迹追踪。例如，在潜水试验测试中,鱼可能表现出趋态性(靠近墙壁游泳)或潜水。 在三维空间中进行跟踪可以很好地区分这两种行为。 尽管传统的二维视频跟踪可以很好的测量平面中的动物运动速度和距离，但在某些情况下(例如鱼径直游向摄像机时),可能会丢失重要的轨迹信息。

研究表明，与二维追踪相比，三维追踪可以更准确性地揭示治疗组之间的差异。

高度精确的三维运动轨迹跟踪系统(Track3D)

三维运动轨迹跟踪系统(Track3D)对动物运动轨迹的三维跟踪十分准确。 准对于斑马鱼测试槽，校准误差通常在0.5毫米左右。在640×480像素的图像中，斑马鱼三维定位的不确定性约为2-3像素。

为什么要使用三维运动轨迹跟踪系统(Track3D)

三维运动轨迹跟踪系统(Track3D)与二维的视频轨迹跟踪系统相比，具有如下优势和特点：

l 完整的轨迹视图：在像潜水试验这样的测试中，通常会从水箱的正面观察鱼，因为底部潜水是要观测的最重要的行为之一。 但是，鱼也可能表现出轴趋性（靠近墙壁游泳），而前视摄像头可能无法跟踪这一运动轨迹。 通过三维运动轨迹跟踪系统(Track3D)，您可以随时测量鱼的确切位置，从而观测这两种行为并明确区分它们。

l 行为分析: 系统可以在三维动态环境中重建鱼的行为轨迹:从而量化行为,并进行宏观和微观层面的行为分析。

l     提高灵敏度：三维游泳轨迹分析对于实验处理导致的细微行为变化更加敏感

三维运动轨迹跟踪系统(Track3D)

Track3D可以帮助研究人员记录动物在测试区域内的运动，在三维图像中将运动轨迹可视化呈现，并计算许多运动参数。该系统适用于几乎所有测试室，例如风洞和游泳水箱等，是一款十分灵活且经济高效的研究工具。三维轨迹跟踪系统是一个附加模块，应用于动物运动轨迹跟踪系统 (EthoVision XT)(我们的自动化行为实验视频轨迹跟踪系统)中。

研究领域

l 鱼类游泳行为的表征

l 观察箱内动物的水平和垂直运动

工作流程

三维运动轨迹跟踪系统(Track3D)的使用仅需三个简单步骤：视频录制，视频跟踪和参数计算及可视化。在第一次使用前，您需要在系统中校准跟踪动物的三维空间。

3个使用步骤

1. 视频录制 - 两台摄像机同步记录下在箱体里的动物，通过这种方式，系统可以重建动物每帧的三维位置。您也可以在黑暗环境中通过使用红外照明对动物运动轨迹进行记录。

2.视频跟踪 - 使用动物运动轨迹跟踪系统从视频文件中跟踪动物的运动，提取出动物运动的二维坐标点。您也可以设置从特定的时间点开始跟踪。

3. 可视化和参数计算 - 接着，三维运动轨迹跟踪系统将两台摄像机拍摄的二维数据转换成一组三维数据，您可以在三维空间中形成可视化运动轨迹，可以播放、旋转、放大和缩小到您需要的视角。系统还可以计算移动距离、游动速度、转弯角度等参数。

三维运动轨迹跟踪系统(Track3D)是与荷兰瓦赫宁根大学昆虫实验室的Willem Takken教授以及实验动物学小组的Johan van Leeuwen教授合作开发的。

三维轨迹跟踪系统优势 & 特点

三维运动轨迹跟踪

提供比二维坐标数据更完整的游泳模式描述和分析。

高质量视频跟踪

通过完整的高分辨率视频跟踪，高精度地记录动物的位置。

节省资金，经济高效

系统配备的硬件组件价格都相对便宜，无需消耗大量资金购买昂贵的运动捕捉设备。

适合演示的研究工具

除了数值分析功能之外，三维轨迹跟踪系统还可以帮助您创建三维轨迹的视频剪辑，您可以在演示过程中进行回放。

X，Y，Z 坐标系

校准过的三维轨迹跟踪系统可以分析测试区域，从而从原始数据中建立X，Y，Z坐标系。

准确的检测和跟踪

三维轨迹跟踪系统可以对小动物进行高精度检测和跟踪，具有极高的时间-空间分辨率。无误差检测需要在动物与背景之间具有足够对比度的情况下进行，例如通过使用红外吸收材料的风洞来避免光反射。

运动轨迹可视化

您可以在系统中放大和缩小三维轨迹，用不同颜色绘制数据点，并且可以围绕X，Y，Z轴旋转图像已更高地研究运动轨迹。您可以保存三维轨迹图，并用于报告或演示文稿中，也可以创建动态三维运动轨迹的视频。

轨迹分析

动物运动轨迹跟踪系统可以进行二维运动轨迹的跟踪和分析，而三维轨迹跟踪系统则可以在三维空间中进行轨迹分析。您可以将结果以Excel形式和三维跟踪图以图片格式（JPG，PNG，BMP）导出。