プールと部屋
カメラ、フレームレート、プール全体を写す
カメラは最も辛抱強い観察者です。視界をすっきり確保してあげましょう。
報告する指標はどれも、元になった動画の質を超えられません。プール全体が見えないカメラや、フレームを落とすカメラは、経路長や速度を気づかないうちに変えてしまいます。数字を信頼できるように設置する方法を紹介します。
よくある質問
カメラはプールや迷路の全体を見られますか？
トラッキング領域全体がカメラの画像をほぼ埋めるべきです。プールを買う前に、天井の高さとレンズで収まるか確認します。収まらなければHVSにご相談ください。 地域の倫理委員会、ライセンスの条件、獣医師の判断が常に優先されます。
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HVS：トラッキング領域は画面を上から下まで、または左から右までほぼ埋めるべきです。まず同じ距離で三脚に載せてレンズを試します[HVS]。すべての辺が見えていなければなりません[Nunez 2008]。
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例：60°のレンズは水面からの高さの約1.15倍の幅を写すので、2 mのプールには少なくとも約1.75 mに余裕を加えた高さが必要です。
カメラはどこに置くべきですか？
プールや迷路が画面をほぼ埋めるようにカメラを置きます。1）アリーナが画面をほぼ埋めるまで高さかレンズを調整します。2）実験の間はカメラの設定を同じに保ちます。3）プールが収まらなければ、Supportボタンかお問い合わせページからHVSに連絡します。
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トラッキング領域ができるだけ大きく、画面を上から下まで、または左から右までほぼ埋めるようにカメラを置きます。HVS Image LabCamなら、迷路の面と同じ距離の壁にカメラを向けてレンズを試します。実験の間はカメラの設定を一定に保ちます。プールが画像に収まらなければ、Supportボタンかお問い合わせページからHVSに連絡します。
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実験の途中でカメラの設定を変えるとキャリブレーションとの整合性が崩れるので、本番の試行の前に設置し、ダミーの試行でテストします。
レンズはどう選び、LabCamやほかのメーカーのカメラはどう設定しますか？
取り付け距離でピントが合い、アリーナが画像をほぼ埋めるレンズを選び、実験の間はカメラの設定を固定します。1）同じ距離の壁に向けて三脚に載せ、レンズを試します。2）ウェブカメラなら、HVS Imageを閉じ、カメラ自身のソフトウェアでピントを合わせてから、オートフォーカスを切ります。3）フリッカー防止を電源周波数に合わせます。4）設定を記録しておきます。
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LabCamなら、迷路の面と同じ距離の壁に向けて三脚にカメラを固定し、ピントが正しく合い、トラッキング領域がキャリブレーション画面をほぼ埋めるレンズが見つかるまで試します。実験の間は同じカメラの設定を保ちます。設定を変えると（照明を変えるのと同様に）データが無効になりうるので、カメラが抜かれた場合に備えて記録しておきます。ほかのメーカーのカメラなら、まずHVS Imageを終了し（カメラを同時に使えるのは1つのプログラムだけ）、カメラのソフトウェア（例：Logitech：Quick Capture、Video、Controls）を開き、オートフォーカスでアリーナにピントを合わせてから、固定されるようにオートフォーカスのチェックを外します。顔追従や自動照明の機能も外し、明るさとコントラストは実験室の照明を最適化してからだけ使い、フリッカー防止は電源周波数に合わせます。3Dトラッキングではカメラごとに繰り返します。
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白いオープンフィールドで暗い動物をトラッキングするときは、ピントを少しぼかすと役立つことがあります。糞や尾は体よりも明るくぼやけるからです。手動リングのあるLabCamなら、レンズから床までの距離を測り、その距離でマウスほどの大きさの物体にピントを合わせ、調整ねじを締め、絞りリングは開けておきます。ほかのメーカーのウェブカメラで画面が真っ黒になるのは、そのソフトウェアがカメラをつかんでいることが多いので、閉じてください。トラッキング領域が収まらなければ、HVSにご相談ください。
トラッキングにはどのフレームレートを使うべきですか？
経路、潜時、ゾーンの指標には25-30 fpsで十分です。1つの研究のすべての動物で、同じフレームレート、解像度、設定を使います。 地域の倫理委員会、ライセンスの条件、獣医師の判断が常に優先されます。
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HVS Imageは最大60 Hzでサンプリングし、指標のために100 msごとに1つの位置に平滑化します[HVS]。カメラの設定は通して一定に保ちます[HVS]。トラッキングのノイズが距離と速度をゆがめるので、平滑化が必要です[Hen 2004]。
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例：20 cm/sのとき、25 fpsは1フレームあたり0.8 cmです。潜時の分解能は40 msで、10-120 sの試行では無視できます。
経路長や速度がフレームレートで変わるのはなぜですか？
低いレートは急な曲がりで角を削り（経路が短すぎる）、高いレートはデータを平滑化しない限り揺れを加えます（経路が長すぎる）。だからHVSは位置を100 msに平滑化します。 地域の倫理委員会、ライセンスの条件、獣医師の判断が常に優先されます。
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経路長は、連続してトラッキングした位置の間の距離を足し合わせた移動距離で、速度はその距離を時間で割ったものなので、どちらも位置をどれだけ頻繁にサンプリングするかに左右されます。低いフレームレートは急な曲がりで角を削って経路を短く読み、高いフレームレートは位置の揺れを加えて長く読みます。トラッキングの特徴量はノイズに敏感で平滑化が必要であり[Hen 2004]、HVSは100 msに平滑化します[HVS]。
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例：シミュレーション：平滑化しないと、0.2 cmの揺れで100 cmの経路が10、25、60 Hzでそれぞれ約1%、7%、44%長くなり、100 msの平均化で元に戻りました。半径2 cmの曲がりは、5 Hzで約16%、25 Hzで1%未満短く読まれます。
ナイキスト周波数とは何で、なぜ重要なのですか？
動きをとらえるには、その動きの2倍より速くサンプリングしなければなりません。25 fpsでは限界は12.5 Hzです。歩行や遊泳の経路には十分ですが、ひげの動きや振戦には足りません。 地域の倫理委員会、ライセンスの条件、獣医師の判断が常に優先されます。
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ナイキスト周波数はサンプリングレートの半分、つまり記録がとらえられる最も速い動きなので、動きを記録するにはその周波数の2倍を超える速さでサンプリングしなければなりません。標本化定理[Nyquist 1928; Shannon 1949]。探索的なひげの動きは5-15 Hz、中心窩的なひげの動きは15-25 Hzなので[Berg & Kleinfeld 2003]、理論上は少なくとも50 fps、実際には高速度動画が必要です。
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目安：関心のある最も速い動きの5-10倍でサンプリングします。エイリアシングは記録後には取り除けません。平滑化はローパスフィルターなので、100 msの窓は約10 Hz以上の動きを抑えます。
動画が明滅したり、流れる帯が出たりします。何が起きているのですか？
照明が、カメラのフレームレートとうなりを起こす速さでちらついています。カメラのフリッカー防止の設定を電源周波数（英国では50 Hz）に合わせ、ちらつかない照明を使います。 地域の倫理委員会、ライセンスの条件、獣医師の判断が常に優先されます。
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フリッカー防止を電源周波数に合わせます[HVS]。LEDの電流変調はIEEE 1789の主題です[IEEE 2015]。50 Hzの電源のランプは100 Hzでちらつきます。
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ちらつきとフレームレートのうなりは時間的エイリアシングです[Shannon 1949]。始める前に録画した動画を確認します。
1センチメートルあたり何ピクセル必要ですか？
アリーナが画像をほぼ埋めるようにします。マウスやラットの中心点のトラッキングには、プールを横切る標準の640ピクセルの画像でたいてい十分です。モアレの原因になる細い縞や網が画面に入らないようにします。 地域の倫理委員会、ライセンスの条件、獣医師の判断が常に優先されます。
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決まった最小値はありませんが、アリーナの1センチメートルを覆うカメラのピクセルが多いほど、位置と経路はより精密に測れます。トラッキング領域は画面をほぼ埋めるべきです[HVS]。そこで、トラッキング領域が画像をほぼ埋めるようにカメラを置いてズームし、動物が少なくとも数ピクセルの幅になるようにします。
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例：130 cmにわたる640 pxは約4.9 px/cm（1ピクセルあたり2 mm）です。マウスは約40-50 pxを占めますが、5 mmの足は2-3 pxしかないので、確実には分解できません。
カメラの配置とキャリブレーションは一体です。モリス水迷路のキャリブレーションをご覧ください。