О разработке методов и алгоритмов на основе объектно-ориентированного логического программирования для видеомониторинга лабораторных крыс

Abstract

Рассмотрена проблема интеллектуального видеомониторинга поведения лабораторных животных во время нейрофизиологического эксперимента средствами объектно-ориентированного логического программирования. Нейрофизиологический эксперимент проводится с целью изучения судорожной активности головного мозга, поэтомувидеозапись, фиксирующая поведение лабораторного животного, осуществляется одновременно с записью ЭЭГ-сигналов мозга. Целью нейрофизиологического эксперимента является когнитивное тестирование подопытных животных. Существенной особенностью условий проведения эксперимента является то, что он осуществляется в том же боксе, где животное живёт, то есть, видеосъёмка осуществляется на фоне подстилки из опилок, что значительно затрудняет распознавание контура тела животного. Дополнительные трудности возникают вследствие того, что голова животного связана с кабелем, и хаотические движения кабеля приводят к ошибкам алгоритмов распознавания. В статье рассматриваются задачи низкоуровневого анализа видео, а также логические методы анализа поведения животного. Методы и алгоритмы реализованы на объектно-ориентированном логическом языке Акторный Пролог. The problem of video monitoring of laboratory rats by the means of object-oriented logic programming is considered. The main task of the video monitoring is analysis of behaviour of the animals in cognitive testing. Essential feature of the video records is in that the experiments are conducted in the same cage where the animal lives, that is, the background of the cage is sawdust. The colour of the animals is about the same as the colour of the sawdust; thus the detection of the animals is not a simple task. An additional difficulty is in that the videos were recorded simultaneously with electroencephalograms (EEG) in the animals; thus the head of the rat is connected with EEG cable that moves and causes false detections of recognition algorithms. In the paper, development of low-level algorithms for video analysis as well as logical methods for the analysis of the animal behaviour is discussed. The methods and algorithms are implemented in the Actor Prolog object-oriented logic language.