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Il nuovo software ha potuto permettere che le macchine fotografiche termiche in telefoni cellulari tengano la carreggiata i problemi respiranti

I ricercatori hanno sviluppato il nuovo software che permette di usare le macchine fotografiche a basso costo e termiche fissate ai telefoni cellulari per tenere la carreggiata quanto velocemente una persona sta respirando. Questo tipo di registrazione di immagini termiche mobile ha potuto essere utilizzato per il video dei problemi respiranti in anziani che vivono da solo, nella gente sospettata di avere l'apnea nel sonno o bambini a rischio della morte in culla (SIDS).

In giornale ottico (OSA) della società le ottica biomediche esprimono, i ricercatori riferiscono che il loro nuovo software combinato con una macchina fotografica termica a basso costo ha eseguito bene quando analizza il tasso di respirazione durante le prove che simulano il movimento ed i mutamenti di temperatura nell'ambiente.

“Mentre le macchine fotografiche termiche continuano ad ottenere più piccole e meno costose, prevediamo che i telefoni, i computer e le unità aumentate della realtà macchine fotografiche termiche incorporate l'un giorno che possono essere usate per varie applicazioni,„ abbiano detto Nadia Bianchi-Berthouze dall'University College di Londra, (il Regno Unito) e la guida del gruppo di ricerca. “Usando le macchine fotografiche termiche a basso costo, il nostro lavoro è un primo punto verso introdurre la registrazione di immagini termiche nelle vite di tutti i giorni della gente. Questo approccio può essere utilizzato nei posti che altri sensori non potrebbero funzionare o che causerebbero la preoccupazione.„

Oltre ad individuare i problemi respiranti, il nuovo approccio potrebbe l'un giorno permettere che la macchina fotografica sul vostro computer individui le irregolarità respiranti sottili connesse con dolore o solleciti e poi invii le richieste che vi aiutano a rilassarsi e regolamentare la respirazione. Sebbene le videocamere tradizionali possano essere usate per tenere la carreggiata la respirazione, non funzionano bene nelle situazioni dell'basso indicatore luminoso e possono causare le preoccupazioni della segretezza una volta usate per il video nelle case di cura, per esempio.

“Le macchine fotografiche termiche possono individuare la respirazione alla notte e durante il giorno senza richiedere alla persona di indossare qualsiasi tipo di sensore,„ ha detto Youngjun Cho, primo autore del documento. “Ha confrontato ad una videocamera tradizionale, una macchina fotografica termica è più privato perché è più difficile da identificare la persona.„

Macchine fotografiche termiche personali

Le macchine fotografiche termiche, che usano le lunghezze d'onda infrarosse per rivelare la temperatura di un oggetto o di una scena, sono state utilizzate per un po di tempo in vari monitoraggi delle applicazioni. Recentemente, il loro prezzo e dimensione hanno caduto abbastanza per renderli pratiche per uso personale, con le piccole macchine fotografiche termiche che ora connettono ai telefoni cellulari disponibili per intorno $200.

“I grandi, sistemi costosi di registrazione di immagini termiche sono stati usati per misurare respirare riflettendo i mutamenti di temperatura dentro le narici nell'ambito delle impostazioni controllate,„ ha detto Cho. “Abbiamo voluto usare i nuovi sistemi portatili per fare la stessa cosa mediante la creazione del metodo tenente la carreggiata respiratorio basato Smart Phone che potrebbe essere utilizzato in quasi tutto l'ambiente o attività. Tuttavia, abbiamo trovato che nelle situazioni nell'ambiente questo tipo di registrazione di immagini termiche mobile è stato influenzato dai cambiamenti nella temperatura dell'aria e nel movimento dell'organismo.„

Per risolvere questi problemi, i ricercatori hanno sviluppato gli algoritmi che possono essere usati con tutta la macchina fotografica termica per compensare i cambiamenti di temperatura ambiente e per tenere la carreggiata esattamente le narici mentre la persona sta muovendosi. Inoltre, i nuovi algoritmi migliorano i segnali respiranti di modo sono elaborati. Invece di fare la media le letture della temperatura dai 2D pixel intorno alle narici, come è stato fatto nel passato, Cho ha sviluppato un modo trattare l'area mentre una superficie 3D per creare una misura raffinata della temperatura nelle narici.

Provando nelle situazioni nell'ambiente

Oltre alle prove di laboratorio dell'interno, i ricercatori hanno usato l'approccio mobile di registrazione di immagini termiche per misurare la respirazione dei volontari in uno scenario che la respirazione implicata esercita con i cambiamenti nella temperatura ambiente ed in una prova completamente non costretta in cui i volontari hanno camminato intorno interno ed esterno di un'edilizia. Durante le prove di camminata, la macchina fotografica termica è stata collocata fra 20 e 30 centimetri dalla fronte di taglio di una persona facendo uso di un impianto di perforazione che ha fissato la macchina fotografica ad un cappello. Un cavo poi ha connesso la macchina fotografica con un telefono cellulare portato dai volontari di studio. È egualmente possibile tenere uno smartphone con una macchina fotografica della rappresentazione circa 50 centimetri dalla fronte di taglio per misurare respirare.

“Per tutti e tre i tipi di studi, gli algoritmi hanno mostrato significativamente la prestazione migliore nel tenere la carreggiata l'area della narice che altri metodi avanzati,„ ha detto Cho. “In termini di stima del tasso di respirazione, gli esami fuori del laboratorio hanno provato i migliori risultati in paragone agli ultimi algoritmi. Sebbene i risultati siano comparabili al sensore respirante tradizionale della fascia, dato che alle situazioni mobili il nostro approccio sembra essere più stabile perché la fascia tende ad ottenere liberamente.„

Poiché il nuovo approccio è più stabile dei sensori respiratori della fascia standard del torace, il metodo potrebbe potenzialmente essere usato per ottimizzare la prestazione di un atleta fornendo il feedback più affidabile e più accurato sui reticoli respiranti durante l'esercizio.

I ricercatori hanno intrapreso al loro lavoro un'azione ulteriore arguendo il caricamento mentale o lo sforzo di una persona con l'analisi respirante automatica. Hanno usato il loro software di registrazione di immagini termiche per tenere la carreggiata la respirazione della gente che era libera di muoversi intorno mentre eseguiva i vari tipi di mansioni ed i risultati hanno allineato bene con i risultati dagli studi che hanno utilizzato il materiale di avanguardia molto, indicanti che l'approccio basato termale-macchina fotografica portatile potrebbe essere uno strumento utile per i apps che aiutano la gente a rilassarsi.

“Usando la registrazione di immagini termiche mobile per riflettere soltanto la respirazione, abbiamo ottenuto i risultati molto comparabili a cui altri studi avevano trovato,„ abbiamo detto Bianchi-Berthouze. “Tuttavia, quegli studi hanno usato le tecniche complesse e avanzate che hanno compreso i sensori multipli che riflettono non appena la respirazione ma anche la frequenza cardiaca.„

La versione attuale del software non stima il tasso di respirazione in tempo reale, ma i ricercatori stanno lavorando per comprendere questa capacità e per verificare i loro algoritmi nelle situazioni più in vivo.