Um novo sistema para rastreamento visual automático de cupins

Rastreamento simultâneo de muitos objetos e necessario nos casos de investigacao do comportamento de organismos vivos, principalmente insetos [1]. Os metodos atuais apresentam dificuldades em registrar com precisao este tipo de comportamento e/ou sao de alto custo monetario[2-4]. O objetivo deste trabalho foi o de desenvolver um algoritmo e uma ferramenta computacional capaz de registrar com precisao o movimento simultâneo de dezenas de insetos. Foi desenvolvido um novo metodo a partir da combinacao de tecnicas de estimacao de fundo e iluminacao, operacoes de morfologia matematica e rastreamento usando criterio de minimizacao da distância global. No inicio e estimado o fundo estatico por meio da criacao de um modelo da iluminacao do ambiente com o uso de calculo da entropia local. O fundo estimado e subtraido do valor de luminância de todos os quadros do video. Apos uma limiarizacao das imagens, e aplicada uma serie de operacoes morfologicas com o objetivo de segmentar somente os insetos, e sao registrados os componentes conectados que representam os insetos. A posicao de cada elemento e registrada e a cada um determinado intervalo de tempo, a criterio do usuario, e calculada a trajetoria dos insetos. O algoritmo de rastreamento escolhe a configuracao que minimiza a distância global, ou seja, a soma de todas as trajetorias. O sistema proposto foi testado em setup de experimentos realizados no campo da biologia comportamental de insetos, especificamente, cupins. Foram utilizados videos de cupins em condicoes experimentais de iluminacao infravermelha. O movimento dos cupins registrado pelo sistema e diversos parâmetros foram calculados, entre numero total, numero de cupins entrando e saindo da arena, velocidade, tempo na arena, distância percorrida e tamanho dos cupins. A Figura 1 apresenta algumas destas medidas: (1a) o numero de cupins que entraram ou sairam da arena ao longo do tempo; (1b) a velocidade media dos cupins em a cada trecho de 10 segundos dos videos. Em ambas figuras sao apresentados resultados para dois videos em situacoes comportamentais diferentes, inicio e meio do experimento comportamental. Os resultados foram satisfatorios, correspondendo aos valores esperados e apresentando o nivel de precisao necessario para a area. Foi desenvolvida ainda uma intuitiva interface grafica para usuarios a fim de facilitar a operacao de usuarios nao especializados na area em computacao, com controle sobre diversos parâmetros da execucao (Fig. 2). Os resultados como um todo sugerem que o novo sistema auxiliara pesquisadores no registro de comportamento animal e resultara em uma grande economia em tempo de registro manual [...]