В журнале Optical Society (OSA) Biomedical Optics Express исследователи сообщают, что их новое программное обеспечение объединилось с недорогой тепловой камерой, выполненной хорошо, анализируя частоту дыхания во время тестов, моделирующих реальное движение и изменения температуры.«В то время как тепловые камеры продолжают становиться меньшего размера и менее дорогими, мы ожидаем, что телефоны, компьютеры и устройства дополненной реальности однажды включат тепловые камеры, которые могут использоваться для различных заявлений», сказала Надя Бьянки-Бертоусе из Университетского колледжа Лондона, (Великобритания) и лидера исследовательской группы. «При помощи недорогих тепловых камер наша работа – первый шаг к обеспечению теплового отображения в повседневные жизни людей. Этот подход может использоваться в местах, другие датчики не могли бы работать или вызовут беспокойство».
В дополнение к обнаружению проблем с дыханием новый подход мог однажды позволить камере на Вашем компьютере обнаруживать тонкие неисправности дыхания, связанные с болью или подчеркивать и затем посылать, вызывает ту помощь, Вы расслабляете и регулируете дыхание. Хотя традиционные видеокамеры могут использоваться, чтобы отследить дыхание, они не работают хорошо при слабом освещении ситуации и могут вызвать проблемы частной жизни, когда используется для контроля в домах престарелых, например.«Тепловые камеры могут обнаружить дыхание ночью и в течение дня, не требуя, чтобы человек носил любой тип датчика», сказал Юнгджун Чо, первый автор статьи. «По сравнению с традиционной видеокамерой тепловая камера более частная, потому что более трудно опознать человека».
Личные тепловые камерыТепловые камеры, которые используют инфракрасные длины волны, чтобы показать температуру объекта или сцены, использовались во множестве контролирующих заявлений в течение некоторого времени. Недавно, их цена и размер понизились достаточно, чтобы сделать их практичными для личного использования с маленькими тепловыми камерами, которые соединяются с мобильными телефонами, теперь доступными приблизительно за 200$.
«Большие, дорогие тепловые системы отображения использовались, чтобы измерить дыхание, контролируя изменения температуры в ноздрях при параметрах настройки, которыми управляют», сказал Чо. «Мы хотели использовать новые портативные системы, чтобы сделать, то же самое, создавая смартфон основывало дыхательный метод отслеживания, который мог использоваться в почти любой окружающей среде или деятельности. Однако мы нашли, что в реальных ситуациях этот тип мобильного теплового отображения был затронут изменениями в температуре воздуха и движении тела».Чтобы решить эти проблемы, исследователи разработали алгоритмы, которые могут использоваться с любой тепловой камерой, чтобы дать компенсацию за изменения температуры окружающей среды и точно отследить ноздри, в то время как человек двигается.
Кроме того, новые алгоритмы улучшают способ, которым обработаны сигналы дыхания. Вместо того, чтобы насчитать температурные чтения от 2D пикселей вокруг ноздрей, как был сделан в прошлом, Чо развивал способ рассматривать область как 3D поверхность, чтобы создать более усовершенствованное измерение температуры в ноздрях.Тестирование в реальных ситуациях
В дополнение к внутренним лабораторным испытаниям исследователи использовали мобильный тепловой подход отображения, чтобы измерить дыхание волонтеров в сценарии, который связал дыхательные упражнения с изменениями в температуре окружающей среды и в полностью добровольном тесте, куда волонтеры шли вокруг внутренней и внешней части здания. Во время тестов на ходьбу тепловая камера была помещена между 20 и 30 сантиметрами от лица человека, используя буровую установку, которая приложила камеру к шляпе.
Шнур тогда соединил камеру с мобильным телефоном, который несут волонтеры исследования. Также возможно считать смартфон камерой отображения приблизительно 50 сантиметрами от лица, чтобы измерить дыхание.«Для всех трех типов исследований алгоритмы показали значительно лучшую работу в отслеживании области ноздри, чем другие современные методы», сказал Чо. «С точки зрения оценки частоты дыхания тесты возле лаборатории показали лучшие результаты при сравнении с последними алгоритмами. Хотя результаты были сопоставимы с традиционным датчиком пояса дыхания для мобильных ситуаций, наш подход, кажется, более стабилен, потому что пояс имеет тенденцию становиться свободным».
Поскольку новый подход более стабилен, чем стандартный пояс грудной клетки дыхательные датчики, метод мог потенциально использоваться, чтобы оптимизировать работу спортсмена, обеспечивая более надежную и точную обратную связь при дыхании образцов во время осуществления.Исследователи взяли свою работу один шаг вперед, выведя умственный груз человека или напряжение посредством автоматического анализа дыхания.
Они использовали свое тепловое программное обеспечение отображения, чтобы отследить дыхание людей, которые были свободны перемещаться вокруг, выполняя различные типы задач и результаты, выровненные хорошо с результатами от исследований, которые использовали намного более современное оборудование, указывая, что портативный основанный на тепловой камере подход мог быть полезным инструментом для приложений, которые помогают людям расслабиться.«При помощи мобильного теплового отображения, чтобы контролировать только дыхание, мы получили результаты, очень сопоставимые с тем, что нашли другие исследования», сказал Бьянки-Бертоусе. «Однако те исследования использовали комплекс, современные методы, которые включили многократный контроль датчиков не просто дыхание, но также и сердечный ритм».
Текущая версия программного обеспечения не оценивает частоты дыхания в режиме реального времени, но исследователи работают, чтобы включить эту способность и проверить их алгоритмы в более реальных ситуациях.