在動(dòng)物行為研究中，正確的行為分析非常重要。特別是當(dāng)研究嚙齒動(dòng)物和斑馬魚時(shí)，我們需要精確且可靠的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)很大一部分歸功于使用高質(zhì)量攝像機(jī)進(jìn)行的視頻跟蹤產(chǎn)生。 在這篇文章中，我們將探討為什么高質(zhì)量的攝像頭對(duì)于那些想要收集不僅準(zhǔn)確、詳細(xì)而且真正有洞察力數(shù)據(jù)的研究人員來說是重要的。
所有相機(jī)都會(huì)提供用于跟蹤的圖像，但價(jià)格和質(zhì)量之間需要權(quán)衡。如果您不介意丟失圖像幀數(shù)或?qū)?xì)微動(dòng)作的捕捉，則可以使用普通相機(jī)進(jìn)行跟蹤。對(duì)于在水迷宮中追蹤老鼠來說，這可能不是問題，但不足以檢查抽搐或其他刻板行為。GigE相機(jī)具有很高的分辨率，能夠?qū)崿F(xiàn)更高的幀速率（即高于30 fps），并且不會(huì)給CPU帶來沉重的負(fù)擔(dān)；然而，它們可能比其他選擇更昂貴。
我們提供了攝像頭簡單的優(yōu)缺點(diǎn)列表
| 相機(jī) | GigE/USB3 | USB2.0 | Analog |
| 優(yōu)點(diǎn) | 穩(wěn)定、更高的分辨率、更高的幀率， | 便宜、簡單 | 便宜、可靠（相同技術(shù)60年） |
| 缺點(diǎn) | 昂貴 | 幀速率不一致導(dǎo)致實(shí)時(shí)跟蹤不一致 | 需要轉(zhuǎn)換為數(shù)字（實(shí)時(shí)或后處理） |
相機(jī)的重要性
劣質(zhì)設(shè)備會(huì)產(chǎn)生不良數(shù)據(jù)，不良數(shù)據(jù)無法在高影響力期刊上發(fā)表。以下是高質(zhì)量攝像機(jī)對(duì)于良好視頻跟蹤十分重要的五個(gè)理由。
1. 增強(qiáng)圖像清晰度和分辨率
高品質(zhì)相機(jī)可提供更清晰、銳利的圖像。當(dāng)我們?cè)噲D追蹤嚙齒動(dòng)物或斑馬魚的細(xì)微的運(yùn)動(dòng)時(shí)，這種清晰度至關(guān)重要。這些微小的行為可以告訴我們很多有關(guān)他們的神經(jīng)健康狀況或他們對(duì)實(shí)驗(yàn)的反應(yīng)信息。對(duì)于質(zhì)量較低的視頻，我們可能會(huì)錯(cuò)過這些重要的線索或看的不夠清楚。能夠捕捉到這些細(xì)微的細(xì)節(jié)，比如輕微的抽搐或站立方式的輕微變化，可以幫助研究人員更深入地研究他們的研究，讓我們更全面地了解正在發(fā)生的事情。USB2.0于世紀(jì)之交推出，通常以640x480像素傳輸。 通常的USB2.0相機(jī)難以為每秒30幀的1080p錄制提供足夠的帶寬。而USB3.0提供的帶寬是USB2.0的十倍。另一個(gè)考慮因素是鏡頭本身。USB相機(jī)具有固定鏡頭，這意味著您只能使用特定的焦距。另一方面，GigE相機(jī)可以根據(jù)您的具體需求使用各種鏡頭。
2. 改善弱光性能
行為研究通常需要弱光條件，這是為了更密切地模仿它們的自然棲息地或研究它們的睡眠-覺醒周期。即使在昏暗的環(huán)境下，高質(zhì)量攝像機(jī)也能捕捉到清晰、細(xì)致的畫面。我們的目標(biāo)是盡可能保持環(huán)境不受干擾，避免任何可能影響我們?cè)噲D觀察行為的人造照明。此功能對(duì)于準(zhǔn)確記錄嚙齒動(dòng)物或斑馬魚在這些弱光場景中的行為至關(guān)重要，確保我們的數(shù)據(jù)盡可能真實(shí)。如果您優(yōu)先考慮低光性能，GigE相機(jī)具有固有的紅外靈敏度。無論您進(jìn)行夜間實(shí)驗(yàn)還是光線昏暗的環(huán)境，GigE相機(jī)都能滿足您的需求。
3. 更高的幀率以捕捉快速運(yùn)動(dòng)
嚙齒動(dòng)物和斑馬魚的移動(dòng)速度很快，這意味著我們需要相機(jī)能夠跟上它們快節(jié)奏的動(dòng)作，而又不會(huì)模糊細(xì)節(jié)。如前所述，USB2.0 攝像機(jī)通常無法以1080幀速率記錄30 fps。高質(zhì)量攝像機(jī)（例如GigE或USB3.0）能夠以60 fps或更高的幀速率進(jìn)行記錄，非常適合這項(xiàng)工作。它們幫助我們清楚地捕捉每一個(gè)動(dòng)作。在研究這些動(dòng)物如何移動(dòng)或?qū)Σ煌挛镒龀龇磻?yīng)的研究中，這種清晰度變得非常重要。為了真正理解他們運(yùn)動(dòng)的細(xì)微差別，例如他們走得多快，他們走的路徑，我們就需要每一幀都盡可能清晰。那么多少幀才夠呢？越多越好？不需要那么多。根據(jù)我們的經(jīng)驗(yàn)，除非您在動(dòng)物步態(tài)分析系統(tǒng)中錄制立體圖像或步態(tài)，否則不需要高于100 fps的錄制速度。最佳速率為25-30 fps，或高達(dá)60 fps，具體取決于應(yīng)用。
4. 用于定量分析的可靠數(shù)據(jù)
最后，我們行為研究的目標(biāo)是獲得我們可以測量、分析和信任的數(shù)據(jù)，從而為我們提供真正重要且準(zhǔn)確的資料。盡管動(dòng)物運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤系統(tǒng)在處理各種質(zhì)量的視頻方面非常出色，但要真正充分利用您的研究，高質(zhì)量的攝像機(jī)同樣非常重要?？梢赃@樣想：動(dòng)物運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤系統(tǒng)很聰明，可以根據(jù)您提供的任何線索進(jìn)行工作。但當(dāng)你給它更清晰、更銳利的線索時(shí)（基于更好的相機(jī)），它就能更快、更準(zhǔn)確地解開謎團(tuán)。這意味著我們可以捕捉研究中的每一個(gè)微小細(xì)節(jié)，確保我們不會(huì)錯(cuò)過任何重要的事情。簡而言之：將動(dòng)物運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤系統(tǒng)與高質(zhì)量視頻配對(duì)可將您的研究提升到一個(gè)新的水平。動(dòng)物運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤系統(tǒng)可以與多個(gè)攝像機(jī)配合使用，實(shí)現(xiàn)對(duì)一個(gè)或多個(gè)動(dòng)物的跟蹤。
5. 長期可靠性和一致性
選擇高質(zhì)量的攝像設(shè)備是對(duì)研究成果的可靠性和一致性的戰(zhàn)略投資。隨著時(shí)間的推移保持一致性能的相機(jī)可以顯著減少數(shù)據(jù)收集的可變性，這是縱向研究或需要重復(fù)實(shí)驗(yàn)的一個(gè)重要方面。這種一致性支撐了研究結(jié)果的有效性和可靠性，從而提高了研究的可信度，確?？茖W(xué)研究的完整性和可重復(fù)性。
需要有關(guān)相機(jī)類型的更多信息嗎？
請(qǐng)查看下面由Basler提供的概述。在這里，他們解釋了特定相機(jī)連接類型的優(yōu)點(diǎn)和權(quán)衡。在當(dāng)前市場和技術(shù)下，討論實(shí)際上圍繞3種連接類型：USB 2.0、USB 3.0 和 GigE。
USB 2.0相機(jī)通常價(jià)格非常實(shí)惠，但與USB 3.0和GigE相比，數(shù)據(jù)傳輸速率較低。
USB 3.0提供更快的數(shù)據(jù)傳輸，進(jìn)而提高質(zhì)量，同時(shí)由于協(xié)議與USB 2.0和GigE不同，因此需要較低的CPU負(fù)載。但難以應(yīng)對(duì)需要多攝像頭同步記錄的情景。
GigE相機(jī)提供高傳輸量，特別是使用千兆以太網(wǎng)。由于以太網(wǎng)技術(shù)，您可以實(shí)現(xiàn)更長的電纜長度（長達(dá)100米），它們支持以太網(wǎng)供電（PoE），并提供良好的同步功能。 與 USB 3.0相機(jī)（更“即插即用"）相比，它們確實(shí)需要更多的技術(shù)知識(shí)設(shè)置。
圖片由Basler提供
高品質(zhì)相機(jī)是必需品，而不僅僅是花哨的升級(jí)
將高質(zhì)量相機(jī)帶入我們的嚙齒動(dòng)物和斑馬魚研究中是必要的，而不僅僅是一個(gè)花哨的升級(jí)。這些相機(jī)幫助我們看到重要的微小細(xì)節(jié)，使我們的工作更好、更高效。視頻跟蹤是一項(xiàng)投資，旨在確保我們的研究能夠帶來真正的突破。
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