Avian Terrestrial Locomotion: Evolution, Dynamics, and Computer Vision

鸟类陆地运动:进化、动力学和计算机视觉

基本信息

项目摘要

Bipedal locomotion is crucial for the survival of most bird species. Birds thus represent a natural testbed for theories on locomotor adaptations and specializations. Aspects of the proximal limb and its complex coupling to the rigid trunk in particular have been largely ignored by research to date. Tedious data processing and the necessarily elaborate setups have only permitted a few exemplary studies.By combining the available digital biplanar high speed x-ray technology with advanced algorithms for (semi-) automatic data tracking, comparative studies in morphology, kinematics, kinetics and modeling, we intend to investigate general principles of bipedal locomotion and adaptations of the avian locomotor system. We will focus on three levels: individual motor variance, species-specific morphology and global strategies for general movement goals such as speed or stability. It will be necessary to develop a new tool for data processing in order to handle the enormous amount of data produced and meet the extreme demands that will be placed on 3D x-ray-based inverse dynamics. As a result, this project will integrate pioneering computer vision techniques for automatic feature point tracking and the reconstruction of 3D motion.We intend to investigate whether the variability of the kinematics of locomotion while walking and running on a belt translates into corresponding variation at the level of the centre of mass. We will then explore how differences in geometry and morphology between 12 carefully selected species are expressed in local and global (COM) kinematics and kinetics. We hope to be able to expand our understanding of stability on the level of the leg, the trunk and the centre of mass in birds as bipedal animals, and finally to contribute to a new insight into avian evolution.
双足运动对大多数鸟类的生存至关重要。因此,鸟类是运动适应和专门化理论的天然试验台。近端肢体及其与刚性躯干的复杂耦合在很大程度上被迄今为止的研究所忽视。繁琐的数据处理和必要的精心设置只允许进行一些示范性研究。通过将现有的数字双平面高速x射线技术与先进的(半)自动数据跟踪算法相结合,在形态学、运动学、动力学和建模方面进行比较研究,我们打算研究鸟类双足运动的一般原理和运动系统的适应性。我们将关注三个层面:个体运动差异,物种特定形态和一般运动目标(如速度或稳定性)的全局策略。有必要开发一种新的数据处理工具,以处理产生的大量数据,并满足对3D x射线逆动力学的极端要求。因此,该项目将集成先进的计算机视觉技术,用于自动特征点跟踪和3D运动重建。我们打算研究在皮带上行走和跑步时运动运动学的可变性是否转化为质心水平的相应变化。然后,我们将探讨12个精心挑选的物种之间的几何和形态差异如何在局部和全局(COM)运动学和动力学中表达。我们希望能够扩大我们对两足动物鸟类的腿、躯干和重心稳定性的理解,并最终为鸟类进化提供新的见解。

项目成果

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专利数量(0)
Comparative large-scale evaluation of human and active appearance model based tracking performance of anatomical landmarks in X-ray locomotion sequences
基于 X 射线运动序列中解剖标志跟踪性能的人类和主动外观模型的大规模比较评估
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  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
  • 影响因子:
    1
  • 作者:
    Daniel Haase;John A. Nyakatura;Joachim Denzler
  • 通讯作者:
    Joachim Denzler
Anatomical Landmark Tracking by One-shot Learned Priors for Augmented Active Appearance Models
通过一次性学习先验进行增强主动外观模型的解剖标志跟踪
  • DOI:
    10.5220/0006133302460254
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Oliver Mothes;Joachim Denzler
  • 通讯作者:
    Joachim Denzler
Mixed gaits in small avian terrestrial locomotion
  • DOI:
    10.1038/srep13636
  • 发表时间:
    2015-09-03
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Andrada, Emanuel;Haase, Daniel;Blickhan, Reinhard
  • 通讯作者:
    Blickhan, Reinhard
Robust pictorial structures for x-ray animal skeleton tracking
用于 X 射线动物骨骼追踪的稳健图形结构
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