Three-dimensional reconstruction of the fast-start swimming kinematics of densely schooling fish

椭圆 运动学 计算机视觉 计算机科学 跟踪(教育) 人工智能 卡尔曼滤波器 隐约出现 迭代函数 数学 几何学 生物 心理学 物理 渔业 认知心理学 经典力学 数学分析 教育学
作者
Sachit Butail,Derek A. Paley
出处
期刊:Journal of the Royal Society Interface [Royal Society]
卷期号:9 (66): 77-88 被引量:70
标识
DOI:10.1098/rsif.2011.0113
摘要

Information transmission via non-verbal cues such as a fright response can be quantified in a fish school by reconstructing individual fish motion in three dimensions. In this paper, we describe an automated tracking framework to reconstruct the full-body trajectories of densely schooling fish using two-dimensional silhouettes in multiple cameras. We model the shape of each fish as a series of elliptical cross sections along a flexible midline. We estimate the size of each ellipse using an iterated extended Kalman filter. The shape model is used in a model-based tracking framework in which simulated annealing is applied at each step to estimate the midline. Results are presented for eight fish with occlusions. The tracking system is currently being used to investigate fast-start behaviour of schooling fish in response to looming stimuli.
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