Metodologia

A metodologia básica de desenvolvimento do Sistema de Apoio à Análise Automática do Comportamento Animal em Laboratório (TOPOLINO) é a de projeto e programação orientada a objetos. O reaproveitamento de códigos livres também é uma outra característica central da metodologia. Dois pacotes livres, com fontes em linguagem Java, serão intensivamente utilizados: o ImageJ, para processamento digital de sinais e o SIGUS, para implementação de sistemas de visão computacional ¹. A linguagem Java foi escolhida por ser altamente portável e por possuir boas ferramentas automáticas, livres e gratuitas, que facilitam a geração de documentação de programas-fonte.

Definimos abaixo as etapas metodológicas relacionadas com cada um dos objetivos específicos definidos na seção 3.2. As siglas AS, HP e PM, entre colchetes, referem-se aos pesquisadores Albert Schiaveto [AS], Hemerson Pistori [HP] e João José Neto [JJ], e estão sendo utilizadas para indicar os responsáveis pela tarefa.

1. Determinar parâmetros qualitativos e quantitativos, em experimentos com camundongos, cuja extração e cálculo sejam passíveis de automatização através de técnicas de visão computacional.
   1. Entrevistas com especialistas e revisão de literatura para identificação dos principais parâmetros, visualmente identificáveis, utilizados na análise do comportamento de camundongos. [AS]
   2. Classificação dos parâmetros quanto ao tipo de métricas ou características utilizadas em sua medição ou determinação (e.g. distâncias, quantidades, localizações, formas, etc). [AS]
   3. Identificação das técnicas computacionais que deverão ser utilizadas na extração dos diferentes tipos de parâmetros. [HP]
   4. Criação de um banco de imagens digitais, manualmente rotuladas, para identificar os principais parâmetros a serem extraídos pelo sistema automático. [HP]

2. Desenvolver sistemas automáticos para rastreamento de camundongos em ambientes controlados.
   1. Identificação dos filtros de processamento digital de imagens, como por exemplo, filtros de eliminação de ruído e melhoria de contraste, que serão utilizados para pré-processar as imagens que alimentarão o sistema TOPOLINO.[HP]
   2. Projeto, implementação e teste dos filtros. [HP]
   3. Projeto, implementação e teste de um módulo para segmentar imagens contendo camundongos.[HP,JJ]
   4. Projeto, implementação e teste de um módulo para rastrear o camundongo em seqüências de imagens.[HP,JJ]
   5. Integração dos filtros com os módulos de segmentação e rastreamento.[HP]
   6. Teste com os módulos integrados. [HP]
   7. Produção de documentação para os módulos implementados.[HP]

3. Implementar módulos de extração e cálculo de parâmetros para análise comportamental de camundongos.
   1. Projeto, implementação e teste dos algoritmos de extração de parâmetros que exigem a análise de movimento.[HP,JJ]
   2. Projeto, implementação e teste dos algoritmos de extração de parâmetros atemporais.[HP,JJ]
   3. Integração dos módulos de extração com o módulo de rastreamento.[HP]
   4. Identificação, a partir de experimentos em campo, das condições em que o sistema de extração de atributos obtem o melhor desempenho. [AS]
   5. Produção de documentação para os módulos. [AS]

4. Desenvolver um sistema de controle de experimentos e laboratórios.
   1. Projeto, implementação e teste do banco de dados contendo informações sobre experimentos com animais. [AS]
   2. Projeto da interface do sistema TOPOLINO com base em entrevistas com usuários e análise de sistemas similares. [AS]
   3. Implementação e testes da interface [AS]
   4. Integração da interface com o banco de dados e com os módulos de rastreamento e extração de atributos. [AS]
   5. Testes do sistema TOPOLINO com o experimento do campo aberto. [AS]
   6. Testes com o experimento do labirinto em cruz. [AS]
   7. Realização de ajustes com base nos resultados dos testes. [AS]
   8. Produção de documentação técnica para o sistema TOPOLINO. [AS]
   9. Produção do manual de utilização do sistema TOPOLINO. [AS]

5. Capacitar recursos humanos na área em estudo.
   1. Criação e manutenção de um Website dedicado aos assuntos relacionados com o projeto. [AS,HP]
   2. Produção de material didático para a área de visão computacional aplicada à automatização de análise comportamental de animais. [AS,HP]
   3. Realização de minicursos e cursos de extensão sobre o tema do projeto. [AS,HP]
   4. Elaboração e apresentação de artigos técnicos/científicos com resultados intermediários. [AS,JJ,HP]
   5. Elaboração e apresentação de artigos técnicos/científicos com resultados finais. [AS,JJ,HP]