Các nhà nghiên cứu ở Anh đã phát triển được một phần mềm mới cho phép camera chụp ảnh nhiệt (còn gọi là camera nhiệt) kết nối với điện thoại di động để theo dõi nhịp thở của một người. Công nghệ chụp ảnh nhiệt di động này có thể được áp dụng để theo dõi các vấn đề về hô hấp ở người cao tuổi, người có khả năng bị ngưng thở khi ngủ hoặc trẻ sơ sinh có nguy cơ mắc hội chứng đột tử.
Trong nghiên cứu đăng trên tạp chí Biomedical Optics Express, các nhà khoa học cho biết phần mềm mới gắn với camera nhiệt giá rẻ hoạt động tốt khi phân tích nhịp thở trong các bài kiểm tra mô phỏng chuyển động thực tế và những thay đổi nhiệt độ.
Bà Nadia Bianchi-Berthouze tại trường Đại học College London, Anh và là trưởng nhóm nghiên cứu cho biết: “Vì camera nhiệt vẫn đang được tiếp tục thu nhỏ kích thước và có giá rẻ hơn, nên chúng tôi hy vọng điện thoại, máy tính và các thiết bị tăng cường thực tế ảo trong tương lai sẽ được tích hợp camera nhiệt cho nhiều ứng dụng khác nhau. Nghiên cứu của chúng tôi là bước đầu tiên hướng tới việc đưa công nghệ chụp ảnh nhiệt vào đời sống thường nhật và áp dụng ở những nơi các cảm biến khác không thể hoạt động hoặc gây lo ngại”.
Phương pháp mới không chỉ phát hiện ra các vấn đề về hô hấp, mà trong tương lai còn có thể cho phép camera trên máy tính của bạn xác định những bất thường về đường hô hấp do đau đớn hoặc căng thẳng gây ra và nhắc nhở bạn thư giãn và điều chỉnh hơi thở. Dù các camera truyền thống cũng được sử dụng để theo dõi hơi thở, nhưng lại không hoạt động tốt trong điều kiện ánh sáng yếu và gây lo ngại về tính riêng tư.
Youngjun Cho, đồng tác giả nghiên cứu cho biết: “Camera nhiệt có thể phát hiện hơi thở vào ban đêm và ban ngày mà không cần phải mang theo bất kỳ loại cảm biến nào. So với camera truyền thống, camera nhiệt đảm bảo tính riêng tư tốt hơn vì khó nhận diện người đang sử dụng thiết bị“.
Camera nhiệt cá nhân
Camera nhiệt sử dụng bước sóng hồng ngoại để xác định nhiệt độ của một vật thể hoặc môi trường cho nhiều ứng dụng giám sát trong một thời gian nhất định. Gần đây, giá thành và kích thước của loại camera này đã giảm để mọi người có thể sử dụng kết nối với điện thoại di động hiện nay. Giá thành của thiết bị này chỉ khoảng 200 USD.
Ông Cho cho rằng: “Các hệ thống chụp ảnh nhiệt cỡ lớn, đắt tiền đã được sử dụng để đo hơi thở bằng cách theo dõi sự thay đổi nhiệt độ bên trong lỗ mũi trong điều kiện môi trường có kiểm soát. Chúng tôi muốn sử dụng các hệ thống di động mới để thực hiện công việc tương tự nhờ đưa ra phương thức theo dõi đường hô hấp dựa vào điện thoại thông minh để sử dụng trong hầu hết mọi môi trường hoặc hoạt động. Tuy nhiên, chúng tôi nhận thấy trong các tình huống thực tế, công nghệ chụp ảnh nhiệt di động bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi nhiệt độ không khí và chuyển động của cơ thể“.
Để khắc phục những hạn chế này, các nhà nghiên cứu đã phát triển các thuật toán áp dụng cho tất cả các camera nhiệt để bù lại sự thay đổi nhiệt độ môi trường xung quanh và theo dõi chính xác vùng bên trong lỗ mũi trong khi người đó di chuyển. Ngoài ra, các thuật toán mới còn cải tiến phương thức xử lý tín hiệu. Thay vì tính trung bình giá trị nhiệt độ từ các điểm ảnh 2D xung quanh lỗ mũi như trước đây, nhóm nghiên cứu đã xử lý khu vực này như một bề mặt 3D để đưa ra số liệu chính xác hơn về nhiệt độ trong lỗ mũi.
Thử nghiệm trong các tình huống thực tế
Ngoài các thử nghiệm tại lab, các nhà nghiên cứu đã sử dụng phương pháp chụp ảnh nhiệt di động để đo hơi thở của các tình nguyện viên trong kịch bản liên quan đến các bài tập thở với sự thay đổi nhiệt độ môi trường xung quanh và trong một bài kiểm khác mà các tình nguyện viên đi ở bên trong và ngoài tòa nhà. Trong các bài kiểm tra đi bộ, camera nhiệt được đặt cách mặt các tình nguyện viên từ 20 – 30cm bằng cách sử dụng một thiết bị gắn camera vào mũ. Sau đó, các tình nguyện viên mang theo một sợi dây kết nối camera với điện thoại di động. Ngoài ra, họ cũng có thể duy trì khoảng cách giữa điện thoại thông minh gắn camera với mặt là khoảng 50cm để đo hơi thở.
Ông Cho nói: “Đối với cả ba nghiên cứu, các thuật toán có hiệu quả theo dõi vùng lỗ mũi tốt hơn nhiều so với các phương pháp hiện đại khác. Về đánh giá nhịp thở, các bài kiểm tra ngoài phòng thí nghiệm cho kết quả tốt nhất khi so sánh với các thuật toán hiện đại. Dù các kết quả sánh ngang với loại dây đai truyền thống cảm biến hơi thở, nhưng trong các tình huống di động, phương pháp của chúng tôi có độ ổn định cao hơn vì dây đai có xu hướng bị lỏng“. Phương pháp này có tiềm năng tối ưu hóa thành tích của vận động viên bằng cách cung cấp thông tin phản hồi đáng tin cậy và chính xác về các kiểu nhịp thở trong quá trình tập thể dục.
Các nhà nghiên cứu đã đưa nghiên cứu tiến xa hơn thông qua phỏng đoán áp lực tinh thần của một người bằng cách phân tích hơi thở tự động. Nhóm nghiên cứu đã sử dụng phần mềm chụp ảnh nhiệt để theo dõi hơi thở của những người tự do di chuyển xung quanh trong khi thực hiện các nhiệm vụ khác nhau và kết quả phù hợp với những phát hiện từ các nghiên cứu sử dụng thiết bị tinh vi hơn.
Phiên bản phần mềm hiện nay không đánh giá được nhịp thở trong thời gian thực. Do đó, các nhà nghiên cứu đang kết hợp tính năng này và kiểm tra các thuật toán của họ trong các tình huống thực tế hơn.
N.P.D (NASATI), Theo http://www.sciencenewsline.com/news/2017091318100070.html, 13/9/2017