Il rilevamento del respiro viene spesso utilizzato per analizzare lo stato fisiologico del corpo umano, la qualità del sonno e altre applicazioni. Il rilevamento tradizionale del respiro deve utilizzare dispositivi di contatto, ma tendono a causare disagio al tester e si spostano facilmente a causa del movimento del corpo, causando disagi durante l'uso. Il rilevamento senza contatto tramite sensori di immagine può evitare questi problemi. In questo articolo presenteremo una soluzione di rilevamento della respirazione come riferimento per lo sviluppo del prodotto correlato.
Il rilevamento senza contatto migliora le prestazioni
La respirazione è un segnale fisiologico importante per gli esseri umani e, rilevando il processo respiratorio del soggetto, è possibile rifletterne lo stato di salute. Con l'analisi dell'algoritmo è possibile analizzare le condizioni fisiche e la qualità del sonno del soggetto e può anche essere applicato per rilevare lo stato mentale del conducente, diagnosticare l'arresto respiratorio o rilevare lo stato del sonno di anziani e neonati. in modo che l'arresto respiratorio possa essere rilevato il prima possibile per evitare incidenti. Il tradizionale dispositivo di rilevamento respiratorio deve essere utilizzato per rilevare lo stato mentale della guida, diagnosticare l'arresto respiratorio o rilevare lo stato di sonno degli anziani e dei neonati.
I tradizionali dispositivi di rilevamento della respirazione devono essere attaccati al corpo del soggetto, il che causerà disagio al soggetto e potrebbero anche cadere a causa del ribaltamento del soggetto e dei movimenti eccessivi del corpo, con conseguente fallimento del rilevamento. Il nuovo dispositivo di rilevamento della respirazione utilizza un sensore di immagine per catturare l'immagine del soggetto, che viene poi confrontata e analizzata da algoritmi di intelligenza artificiale (AI) per rilevare lo stato respiratorio del soggetto, evitando lo svantaggio dei dispositivi di contatto.
Rilevamento della frequenza respiratoria tramite algoritmo AI
La soluzione di rilevamento della respirazione presentata in questo documento utilizza la più recente tecnologia di amplificazione video AI, che può amplificare i micromovimenti del corpo umano, ad esempio, il torace e l'addome si alzano e si abbassano a causa della respirazione, in modo che la frequenza respiratoria possa essere calcolato. La soluzione collabora con un istituto di ricerca di terze parti a Hong Kong, utilizza le librerie OpenCV e TensorFlow Lite per algoritmi di intelligenza artificiale ed è abbinata a prodotti di diversi fornitori, tra cui la piattaforma per fotocamere di NXP, il modulo Wi-Fi di ON Semiconductor e il Wi-Fi di Murata. modulo, per formare una soluzione completa di rilevamento della respirazione.
La soluzione utilizza le librerie OpenCV e TensorFlow Lite per gli algoritmi AI ed è abbinata a prodotti di vari fornitori, tra cui la piattaforma AI di NXP, la fotocamera di ON Semiconductor e il modulo Wi-Fi di Murata, per formare una soluzione completa per il rilevamento del respiro.
Questa soluzione di rilevamento della respirazione utilizzerà la fotocamera per catturare il soggetto ed eseguire l'elaborazione delle immagini con zoom in movimento, che può determinare le caratteristiche del ritmo respiratorio, ingrandirà i micromovimenti del torace su e giù e, allo stesso tempo, definirà lo stato della scena e, quando c'è una scena instabile, smetterà di rilevare finché l'immagine non si stabilizza e non ci sono interferenze dallo sfondo o il corpo umano non è stabile e può regolare la soglia per garantire che sia stabile, e può essere regolato. Il parametro di soglia può essere regolato per corrispondere a diversi ambienti applicativi.
Questo articolo presenta una sofisticata soluzione di rilevamento della respirazione che sfrutta la tecnologia avanzata di ingrandimento video AI per migliorare i movimenti sottili associati alla respirazione, come il sollevamento e l'abbassamento del torace e dell'addome. Sviluppata in collaborazione con un istituto di ricerca terzo a Hong Kong, la soluzione utilizza le librerie OpenCV e TensorFlow Lite per i suoi algoritmi AI. Integra componenti di più fornitori per creare un sistema completo, tra cui la piattaforma AI di NXP, la fotocamera di ON Semiconductor e il modulo Wi-Fi di Murata.
Il sistema cattura le immagini utilizzando una fotocamera e le elabora con tecniche di elaborazione delle immagini con zoom in movimento. Questo metodo si concentra sui micromovimenti del torace per analizzare i ritmi respiratori. La soluzione monitora anche la stabilità della scena; cessa il rilevamento in presenza di "scene instabili" finché l'immagine e lo sfondo non si stabilizzano, evitando interferenze. Inoltre, è dotato di parametri di soglia regolabili per adattarsi a vari ambienti applicativi, garantendo un rilevamento affidabile e accurato.
Questa soluzione di rilevamento della respirazione è basata sulla piattaforma informatica NXP i.MX 8M Mini, dotata di un processore ARM Cortex-A53 quad-core, un Cortex-M4 e una GPU. Supporta motori AI come TensorFlow Lite e OpenCV. Il sistema utilizza una scheda figlia della fotocamera RGB integrata nella suite di strumenti di sviluppo i.MX per l'acquisizione di immagini. Un algoritmo di immagine AI elabora questi segnali per misurare la frequenza respiratoria. I risultati possono essere visualizzati su uno schermo compatibile con HDMI o trasmessi in modalità wireless tramite WiFi al cloud per l'archiviazione e il successivo recupero.
Conclusione
Le carenze dei tradizionali dispositivi di rilevamento della respirazione a contatto possono essere migliorate mediante la tecnologia di rilevamento delle immagini senza contatto. In combinazione con gli algoritmi AI, la precisione del rilevamento può essere notevolmente migliorata ed è attualmente una delle migliori tecnologie di rilevamento della respirazione. Questo documento fornisce un progetto di riferimento hardware e software completo per applicazioni di rilevamento del respiro, che può essere utilizzato come riferimento per gli sviluppatori di prodotti correlati per accelerare lo sviluppo dei prodotti e immetterli sul mercato il prima possibile.
