Los investigadores han desarrollado un nuevo software que hace posible el uso de cámaras térmicas de bajo costo conectadas a teléfonos móviles para rastrear qué tan rápido está respirando una persona. Este tipo de imagen térmica móvil podría usarse para monitorear problemas respiratorios en personas mayores que viven solas, personas sospechosas de tener apnea del sueño o bebés en riesgo de síndrome de muerte súbita del lactante SMSL.
En la revista The Optical Society OSA Biomedical Optics Express , los investigadores informan que su nuevo software combinado con una cámara térmica de bajo costo funcionó bien al analizar la frecuencia respiratoria durante las pruebas que simulan movimientos del mundo real y cambios de temperatura.
"A medida que las cámaras térmicas se vuelven cada vez más pequeñas y menos costosas, esperamos que los teléfonos, las computadoras y los dispositivos de realidad aumentada algún día incorporen cámaras térmicas que puedan usarse para diversas aplicaciones", dijo Nadia Bianchi-Berthouze del University College London, Reino Unido y líder del equipo de investigación. "Al usar cámaras térmicas de bajo costo, nuestro trabajo es un primer paso para llevar la imagen térmica a la vida cotidiana de las personas. Este enfoque se puede usar en lugares donde otros sensores podrían no funcionar o causar preocupación."
Además de detectar problemas respiratorios, el nuevo enfoque podría algún día permitir que la cámara en su computadora detecte irregularidades respiratorias sutiles asociadas con el dolor o el estrés y luego envíe mensajes que lo ayuden a relajarse y regular la respiración. Aunque se pueden usar cámaras de video tradicionalespara rastrear la respiración, no funcionan bien en situaciones de poca luz y pueden causar problemas de privacidad cuando se usan para monitorear en hogares de ancianos, por ejemplo.
"Las cámaras térmicas pueden detectar la respiración por la noche y durante el día sin requerir que la persona use ningún tipo de sensor", dijo Youngjun Cho, primer autor del artículo. "En comparación con una cámara de video tradicional, una cámara térmica es más privadaporque es más difícil identificar a la persona "
Cámaras térmicas personales
Las cámaras térmicas, que usan longitudes de onda infrarrojas para revelar la temperatura de un objeto o escena, se han utilizado en una variedad de aplicaciones de monitoreo durante algún tiempo. Recientemente, su precio y tamaño han bajado lo suficiente como para que sean prácticas para uso personal, conpequeñas cámaras térmicas que se conectan a teléfonos móviles ahora disponibles por alrededor de $ 200.
"Se utilizaron sistemas de imágenes térmicas grandes y costosos para medir la respiración al monitorear los cambios de temperatura dentro de las fosas nasales bajo configuraciones controladas", dijo Cho. "Queríamos usar los nuevos sistemas portátiles para hacer lo mismo al crear un teléfono inteligentebasado en un método de seguimiento respiratorio que podría usarse en casi cualquier entorno o actividad. Sin embargo, encontramos que en situaciones del mundo real este tipo de imágenes térmicas móviles se vio afectado por cambios en la temperatura del aire y el movimiento del cuerpo ".
Para resolver estos problemas, los investigadores desarrollaron algoritmos que se pueden usar con cualquier cámara térmica para compensar los cambios de temperatura ambiente y rastrear con precisión las fosas nasales mientras la persona se mueve. Además, los nuevos algoritmos mejoran la forma en que se procesan las señales de respiración.En lugar de promediar las lecturas de temperatura de píxeles 2D alrededor de las fosas nasales, como se ha hecho en el pasado, Cho desarrolló una forma de tratar el área como una superficie 3D para crear una medición más refinada de la temperatura en las fosas nasales.
Pruebas en situaciones del mundo real
Además de las pruebas de laboratorio en interiores, los investigadores utilizaron el enfoque de imágenes térmicas móviles para medir la respiración de los voluntarios en un escenario que involucraba ejercicios de respiración con cambios en la temperatura ambiente y en una prueba completamente sin restricciones donde los voluntarios caminaban dentro y fuera de unDurante las pruebas de caminata, la cámara térmica se colocó entre 20 y 30 centímetros de la cara de una persona usando un aparejo que unía la cámara a un sombrero. Luego, un cable conectó la cámara con un teléfono móvil llevado por voluntarios del estudio.es posible sostener un teléfono inteligente con una cámara de imágenes a unos 50 centímetros de la cara para medir la respiración.
"Para los tres tipos de estudios, los algoritmos mostraron un rendimiento significativamente mejor en el seguimiento del área de las fosas nasales que otros métodos de vanguardia", dijo Cho. "En términos de estimar la frecuencia respiratoria, las pruebas fuera del laboratoriomostró los mejores resultados en comparación con los algoritmos más recientes. Aunque los resultados fueron comparables al sensor tradicional del cinturón de respiración, para situaciones móviles nuestro enfoque parece ser más estable porque el cinturón tiende a aflojarse ".
Debido a que el nuevo enfoque es más estable que los sensores respiratorios estándar del cinturón torácico, el método podría utilizarse para optimizar el rendimiento de un atleta al proporcionar una retroalimentación más confiable y precisa sobre los patrones de respiración durante el ejercicio.
Los investigadores llevaron su trabajo un paso más allá al inferir la carga mental o el estrés de una persona a través del análisis automático de la respiración. Usaron su software de imágenes térmicas para rastrear la respiración de las personas que eran libres de moverse mientras realizaban varios tipos de tareas, y elLos resultados se alinearon bien con los hallazgos de los estudios que utilizaron equipos mucho más sofisticados, lo que indica que el enfoque basado en cámara térmica portátil podría ser una herramienta útil para las aplicaciones que ayudan a las personas a relajarse.
"Al usar imágenes térmicas móviles para monitorear solo la respiración, obtuvimos resultados muy comparables a lo que otros estudios habían encontrado", dijo Bianchi-Berthouze. "Sin embargo, esos estudios utilizaron técnicas complejas y de vanguardia que involucraron múltiples estudiossensores que controlan no solo la respiración sino también la frecuencia cardíaca "
La versión actual del software no estima la frecuencia respiratoria en tiempo real, pero los investigadores están trabajando para incorporar esta capacidad y probar sus algoritmos en situaciones de la vida real.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por La sociedad óptica . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cite esta página :