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おもしろ科学実験室(工学のふしぎな世界)

生き物の動きを追跡してみよう!

2021年9月10日
大分大学 理工学部

 近年、ソフトウェア技術の発展に伴い、フリーソフトを使って、簡単に物体の動きをデータ化することができるようになってきます。ここでは、生き物の動きを追跡データとして抽出します。例として、ダンゴムシの運動データを取得してみましょう。

用意する物

  • パソコン(WINDOWS10、エクセル)
  • 白い入れ物
  • 虫(この例では、ダンゴムシ)
  • WEBカメラ

実験手順

ImageJをインストールする

  1. ImageJ の Web ページを開く
    http://rsbweb.nih.gov/ij/
  2. 「Download」をクリック
  3. Windows の下の「ImageJ bundled with 64-bit Java 1.8.0_172」(2021/8/21現在)をクリック
  4. クリックすると、ダウンロードが始まる
  5. ダウンロードした .zip ファイルを展開(解凍)する。
  6. 解凍したフォルダImageJの中にある「ImageJ」をクリック
  7. ImageJが起動し、以下のような画面が現れる。
  8. Webcam CaptureのWebページを開く
    https://imagej.nih.gov/ij/plugins/webcam-capture/index.html
  9. 「WebcamCapture.zip」をクリックし、 解凍したWebcam CaptureフォルダをImageJフォルダの中にあるImageJ plugin のフォルダにコピーする。

解析用の動画を撮影する。撮影する

Plugins > Webcam Capture > IJ webcam plugin
Camera name:C922 Pro Stream Webcam 1(自分の接続したWEBCAM)
Interval:1000msecs
Frames:1200

に設定しカメラを起動後、Shiftで撮影スタート。
Interval:1000msecに設定すると約1秒に1枚、

撮影が完了したらTiff形式で保存する。
 File > Save As > Tiff...

解析

 運動物体を追跡するため、画像の加工を行う。不要な部分を消去し、画像を白黒にする。不必要な部分の消去は記憶容量の節約のみならず、迅速な解析にもつながるため、できるだけ不要な部分は消すようにする。

A.解析を行う部分を選択

→ Image > Crop

B.8ビットに変換(Image > Type > 8-bit)し、長さの調整を行う。

長さの設定には、直線描画ツールでダンゴムシの長さにそって直線を引き、以下の方法で長さを設定する。
  Analyze > Set Scale...
  Known distance:10(ダンゴムシの長さ)
  Unit of length:mm(OK)

C.動画の色を白黒反転し( Edit > Invent)し、物体を追跡するために、以下のように画像に対して敷居値を与える。

Image > Adjust > Threshold
スライドバーを適切に選択し、対象物体のみが赤く表示されるようにする。(Apply)
これにより追跡対象のpixel値が決定され、その範囲にあるpixelの値は黒、周囲は白に設定される

D.追跡対象の物体の項目を選択し、追跡を行う。

Analyze > Set Measurements

  • Area(面積)
  • Center of mass(重心)
  • Display label(OK)

Analyze > Analyze > Particles
Show:Masks

  • Display results
  • Clear results
  • Record starts(OK)

追跡データが表示されるのでExcelブック形式で保存して、解析を行う。
XM:X方向(横方向)の重心
YM:Y方向(縦方向)の重心

E 出力したエクセルファイルをエクセルで開き、散布図でX、Y座標をプロットする。

ダンゴムシが壁に沿って動いているデータが取得できた。

※このページに含まれる情報は、掲載時点のものになります。

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