Abordando la Carga Solar en Mediciones Térmicas

Las cámaras térmicas y los sensores térmicos se utilizan para medir la temperatura de la piel humana. Estas herramientas son cruciales en lugares como hospitales y espacios públicos, especialmente durante brotes de enfermedades. Sin embargo, estos dispositivos pueden tener problemas para dar Lecturas de temperatura precisas en entornos no controlados, como cuando una persona ha estado afuera bajo el sol. Esto se debe a que la luz solar puede calentar la piel, lo que lleva a lecturas de temperatura más altas, un problema conocido como carga solar.

Tradicionalmente, los fabricantes de dispositivos aconsejan que si alguien ha estado al sol, debería esperar antes de hacerse la temperatura en interiores. Este tiempo de espera puede ser de hasta 30 minutos, lo cual no es práctico para chequeos rápidos. El problema es más pronunciado para personas con Tonos de piel más oscuros porque la melanina, que le da color a la piel, absorbe más luz solar, resultando en lecturas de temperatura aún más altas.

Para abordar este problema, los investigadores han desarrollado dos métodos. El primer método observa cuán rápido se enfría la piel de una persona después de haber estado al sol para predecir cuál sería su temperatura estable. El segundo método utiliza una cámara térmica de vista amplia para corregir el efecto del calentamiento solar en una sola imagen.

#El Impacto de la Carga Solar

La carga solar es una preocupación importante porque afecta a todos, pero es particularmente injusto para las personas con piel más oscura. Cuando las cámaras térmicas se utilizan en lugares como escuelas, lugares de trabajo y aeropuertos para chequear fiebre, el sesgo causado por la carga solar puede llevar a lecturas incorrectas. Una persona con una temperatura más alta de lo normal debido a la carga solar podría ser erróneamente considerada con fiebre, que podría ser solo un pequeño aumento de 2 grados Celsius.

En estudios anteriores se sugirió que las personas deberían esperar en interiores de 10 a 30 minutos para enfriarse después de haber estado al sol. Sin embargo, esto puede ser poco práctico en situaciones ocupadas. Además, a menudo no está claro cuánto debería durar el tiempo de espera, especialmente dados los desajustes en cómo los diferentes tonos de piel son afectados por la luz solar.

Este artículo tiene como objetivo desarrollar un método utilizando transporte de luz y calor por computadora para ajustar rápidamente las lecturas de temperatura compensando la carga solar, reduciendo el tiempo de espera requerido a solo una captura de imagen.

#Lecturas Rápidas de Temperatura con Termómetros Infrarrojos

Los termómetros infrarrojos (IRT) miden la temperatura corporal de manera rápida y sin tocar la piel. Pueden ser de tipo puntual, que se enfocan en un área pequeña como la frente, o de tipo imagen, que capturan un área más amplia utilizando cámaras térmicas. Estos dispositivos han sido efectivos en la detección rápida de temperaturas durante brotes de enfermedades como el SARS y COVID-19.

Típicamente, en un escenario donde alguien entra a un edificio, se utilizan cámaras térmicas para comprobar si tiene fiebre. Si una persona muestra una temperatura elevada, se le aconseja quedarse en casa. Este escaneo térmico es común en lugares abarrotados como aeropuertos y oficinas para ayudar a controlar la propagación de infecciones.

Es crucial que las cámaras térmicas proporcionen lecturas precisas que sean justas para diferentes tonos de piel. Estudios recientes no han vinculado claramente el tono de piel con el sesgo de temperatura; sin embargo, esto parece aplicarse solo a entornos controlados. Cuando alguien sale al exterior, su piel puede calentarse por el sol, lo que resulta en una lectura de temperatura falsa.

#La Importancia de Abordar la Carga Solar

La carga solar puede causar errores significativos en las lecturas de temperatura, a menudo superando el umbral utilizado para diagnosticar fiebre. La investigación muestra que las personas con tonos de piel más oscuros experimentan errores más pronunciados debido a la mayor absorción de radiación solar. Este problema resalta un tema de equidad en la medición de la temperatura, ya que individuos de ciertos grupos demográficos pueden enfrentar desventajas injustas.

Los modelos de medición térmica existentes no consideran completamente los efectos de la carga solar. Al reconocer su impacto es importante, entender cómo corregir las imprecisiones introducidas por el calentamiento solar es el enfoque de esta investigación. Al corregir las lecturas de temperatura de manera más precisa, se pueden minimizar las diferencias entre los diversos tonos de piel.

La investigación explora cómo la piel absorbe la luz solar y cómo eso afecta las lecturas de temperatura. El tono de piel afecta la rapidez con la que se absorbe o libera calor, creando disparidades en las lecturas de temperatura que son esenciales de corregir.

#Solución Uno: Usando Cambios Transitorios de Temperatura

La primera solución propuesta se centra en el cambio transitorio de temperatura observado en un lugar de la piel. Este método utiliza datos sobre cuán rápido se enfría la piel de una persona después de estar al sol para reducir los tiempos de espera. Al aplicar estas mediciones, se puede establecer una lectura de temperatura más precisa.

Sin embargo, este método requiere múltiples mediciones durante un tiempo específico, haciéndolo útil solo en escenarios donde no se necesita lecturas rápidas. La ventaja de este enfoque es que puede reducir significativamente el tiempo de espera en comparación con los métodos existentes.

#Solución Dos: Corrección con Información Espacial

La segunda solución busca explotar la información espacial disponible a través de las cámaras térmicas. Este método reconoce que la carga solar variará en diferentes partes de la cara de una persona, dependiendo del ángulo de la luz solar y otros factores.

Al utilizar una red neuronal convolucional, los investigadores entrenan un modelo para aprender patrones de distribución del calor. Esta técnica de corrección de una sola toma permite compensaciones instantáneas de las lecturas de temperatura sin necesidad de largos períodos de espera.

#El Proceso de Investigación y Métodos

Para validar los hallazgos, los investigadores recopilaron datos del mundo real sobre temperatura y color de piel de los sujetos. La configuración experimental involucró el uso de una cámara térmica junto con una cámara RGB para un seguimiento facial preciso. Al capturar estos datos, los investigadores buscaban establecer un conjunto de datos confiable para un análisis posterior.

Emplearon medidas estándar para evaluar el color de piel de manera objetiva, avanzando más allá de los métodos de clasificación tradicionales que pueden ser inexactos. Además, se controlaron múltiples condiciones durante los experimentos para minimizar factores confusos y asegurar resultados confiables.

#Analizando la Equidad en las Mediciones de Temperatura

La investigación destaca los problemas de equidad creados por la carga solar, particularmente para personas con tonos de piel más oscuros. Después de aplicar los métodos de corrección, hubo una reducción notable en el sesgo, y la diferencia en las lecturas de temperatura entre pieles más oscuras y más claras se minimizó.

Al comparar pares de sujetos con diferentes tonos de piel durante el mismo experimento, los investigadores pudieron evaluar cuánto varía el sesgo de carga solar entre ellos. El estudio confirmó que los efectos de la carga solar son estadísticamente diferentes, con la piel más oscura experimentando sesgos más pronunciados.

#Desempeño de los Termómetros Infrarrojos

Los hallazgos revelan que muchos termómetros infrarrojos comerciales no ofrecen lecturas precisas, particularmente cuando una persona ha estado expuesta al sol antes de medir su temperatura. Esta discrepancia puede llevar a errores significativos en el diagnóstico de fiebre.

El estudio también demostró que, aunque las condiciones pueden igualarse después de un período de enfriamiento, las lecturas de temperatura de estos dispositivos a menudo siguen siendo inexactas, destacando la necesidad de mejoras en cómo se mide la temperatura.

#Implicaciones del Estudio

Esta investigación no solo desarrolla métodos robustos para corregir la carga solar, sino que también enfatiza la importancia de la equidad en las mediciones de temperatura. Al mejorar las tecnologías utilizadas para medir la temperatura corporal, es posible crear un entorno más saludable e inclusivo para todos.

El estudio sirve como base para futuras investigaciones, abriendo caminos para explorar cómo estos métodos pueden mejorar el rendimiento de las cámaras térmicas y los termómetros infrarrojos en diversos entornos.

Además, los principios establecidos podrían aplicarse a otros tipos de mediciones en tecnología de la salud, abordando problemas de equidad en diferentes métodos de detección fisiológica.

#Conclusión

En resumen, abordar la carga solar es vital para asegurar que las cámaras térmicas ofrezcan lecturas justas y precisas para todos los tonos de piel. Con el desarrollo de métodos de corrección rápidos, es factible reducir sesgos significativamente.

Los resultados de los métodos de corrección indicaron una mejora notable en la precisión de la temperatura, mostrando un camino a seguir para la tecnología en entornos de salud pública. A medida que se profundiza la comprensión de estos problemas, el objetivo sigue siendo mejorar la confiabilidad de la imagen térmica de una manera que sea equitativa para todos.