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O software novo podia permitir que as câmeras térmicas em telefones móveis sigam problemas de respiração

Os pesquisadores desenvolveram o software novo que torna possível usar as câmeras baratas, térmicas anexadas aos telefones móveis para seguir como rapidamente uma pessoa está respirando. Este tipo de imagiologia térmica móvel podia ser usado monitorando problemas de respiração nas pessoas adultas que vivem apenas, nos povos suspeitados de ter a apnéia do sono ou os bebês em risco da síndrome da morte infantil repentina (SIDS).

No jornal óptico (OSA) da sociedade os sistemas óticos biomedicáveis expressam, os pesquisadores relatam que seu software novo combinado com uma câmera térmica barata executou bem ao analisar a taxa de respiração durante os testes que simulam mudanças do movimento e de temperatura do real-mundo.

“Enquanto as câmeras térmicas continuam a obter menores e menos caras, nós esperamos que os telefones, os computadores e os dispositivos aumentados da realidade as câmeras térmicas incorporadas um dia que podem ser usadas para várias aplicações,” disseram Nadia Bianchi-Berthouze do University College Londres, (Reino Unido) e líder da equipa de investigação. “Usando as câmeras térmicas baratas, nosso trabalho é uma primeira etapa para trazer a imagiologia térmica nas vidas quotidianas do pessoa. Esta aproximação pode ser usada nos lugares que outros sensores não puderam trabalhar nem causaram o interesse.”

Além do que a detecção de problemas de respiração, a aproximação nova poderia um dia permitir que a câmera em seu computador detecte as irregularidades de respiração subtis associadas com a dor ou force e envie então os alertas que o ajudam a relaxar e regular a respiração. Embora as câmaras de vídeo tradicionais possam ser usadas para seguir a respiração, não trabalham bem em situações da luminosidade reduzida e podem causar interesses da privacidade quando usadas para a monitoração nos lares de idosos, por exemplo.

“As câmeras térmicas podem detectar a respiração na noite e durante o dia sem exigir a pessoa vestir algum tipo de sensor,” disse Youngjun Cho, primeiro autor do papel. “Comparou a uma câmara de vídeo tradicional, uma câmera térmica é mais privado porque é mais difícil identificar a pessoa.”

Câmeras térmicas pessoais

As câmeras térmicas, que usam os comprimentos de onda infravermelhos para revelar a temperatura de um objeto ou de uma cena, foram usadas em uma variedade de aplicações da monitoração por algum tempo. Recentemente, seus preço e tamanho deixaram cair bastante para fazê-los práticos para o uso pessoal, com as câmeras térmicas pequenas que conectam aos telefones móveis agora disponíveis para ao redor $200.

Os “grandes, sistemas caros da imagiologia térmica foram usados para medir respirar monitorando mudanças de temperatura dentro das narinas sob ajustes controlados,” disse Cho. “Nós quisemos usar os sistemas portáteis novos para fazer a mesma coisa criando um método de seguimento respiratório baseado Smart-telefone que poderia ser usado em quase todo o ambiente ou actividade. Contudo, nós encontramos que em situações do real-mundo este tipo de imagiologia térmica móvel estêve afectado por mudanças no movimento da temperatura do ar e do corpo.”

Para resolver estes problemas, os pesquisadores desenvolveram os algoritmos que podem ser usados com toda a câmera térmica para compensar mudanças de temperatura ambiental e para seguir exactamente as narinas quando a pessoa se mover. Além, os algoritmos novos melhoram os sinais de respiração da maneira são processados. Em vez de calcular a média as leituras da temperatura dos 2D pixéis em torno das narinas, como foi feito no passado, Cho desenvolveu uma maneira de tratar a área enquanto uma superfície 3D para criar uma medida mais refinada da temperatura nas narinas.

Teste em situações do real-mundo

Além do que análises laboratoriais internas, os pesquisadores usaram a aproximação móvel da imagiologia térmica para medir a respiração dos voluntários em uma encenação que exercícios de respiração involvidos com mudanças na temperatura ambiental e em um teste inteiramente unconstrained aonde os voluntários andassem ao redor interno e exterior de uma construção. Durante os testes de passeio, a câmera térmica foi colocada entre 20 e 30 centímetros da face de uma pessoa usando um equipamento que anexasse a câmera a um chapéu. Um cabo conectou então a câmera com um telefone móvel levado por voluntários do estudo. É igualmente possível guardarar um smartphone com uma câmera da imagem lactente aproximadamente 50 centímetros da face para medir respirar.

“Para todos os três tipos de estudos, os algoritmos mostraram o desempenho significativamente melhor em seguir a área da narina do que outros métodos avançados,” disse Cho. “Em termos de calcular a taxa de respiração, os testes fora do laboratório mostraram os melhores resultados quando comparados com os algoritmos os mais atrasados. Embora os resultados sejam comparáveis ao sensor de respiração tradicional da correia, porque às situações móveis nossa aproximação parece ser mais estável porque a correia tende a obter frouxamente.”

Porque a aproximação nova é mais estável do que sensores respiratórios da correia padrão da caixa, o método poderia potencial ser usado para aperfeiçoar o desempenho de um atleta fornecendo um feedback mais seguro e mais exacto em testes padrões de respiração durante o exercício.

Os pesquisadores tomaram a seu trabalho uma etapa mais adicional pressupor a carga mental ou o esforço de uma pessoa com a análise de respiração automática. Usaram seu software da imagiologia térmica para seguir a respiração dos povos que estavam livres se mover ao redor ao executar vários tipos de tarefas, e os resultados alinharam bem com os resultados dos estudos que usaram um equipamento muito mais sofisticado, indicando que térmico-câmera portátil a aproximação baseada poderia ser uma ferramenta útil para os apps que ajudam povos a relaxar.

“Usando a imagiologia térmica móvel para monitorar somente a respiração, nós obtivemos os resultados muito comparáveis ao que outros estudos tinham encontrado,” dissemos Bianchi-Berthouze. “Contudo, aqueles estudos usaram as técnicas complexas, avançadas que envolveram os sensores múltiplos que monitoram não apenas a respiração mas igualmente a frequência cardíaca.”

A versão actual do software não calcula a taxa de respiração no tempo real, mas os pesquisadores estão trabalhando para incorporar esta capacidade e para testar seus algoritmos em mais situações da real-vida.