基于FPGA的高速老鼠胡须跟踪和对称分析系统的设计

科学领域:

• 神经科学是一个神经科学.
• 生物医学工程 生物医学工程
• 计算机科学 计算机科学

背景情况:

• 精确追踪动物面部特征对于理解行为至关重要.
• 现有的方法可能缺乏实时分析所需的速度和精度.
• 需要高速成像和处理来捕捉微妙的行为线索.

研究的目的:

• 开发和验证用于鼠标胡须跟踪和面部对称分析的高速系统.
• 为了利用现场可编程网关数组 (FPGA) 实现高效的图像处理.
• 为动物行为研究提供量化分析的工具.

主要方法:

• 在Xilinx Ultra96单一电脑板上实现系统,使用处理系统 (PS) 和可编程逻辑 (PL).
• 高速图像传感器以每秒120和1000 (fps) 的速度捕捉老鼠脸部视频.
• 基于FPGA的PL用于实时胡须跟踪和PS用于对称分析.

主要成果:

• 获得的处理速度值 (FoM) 是118.5 fps/GHz (Xilinx Ultra96) 和275.47 fps/GHz (笔记本电脑).
• 胡须检测精度为98.2%,平均误差角度为0.98度.
• 系统能够进行局部视频处理,延迟数毫秒.

结论:

• 开发的基于FPGA的系统提供了高速,准确和高效的胡须跟踪和对称分析.
• 证明了动物行为研究实时分析的可行性.
• 为神经科学研究中先进的定量分析铺平了道路.