Nuevo software amplifica cambios en cambios sucesivos de video que son demasiado sutiles para el ojo desnudo.
Larry Hardesty, MIT News Office. Original (en inglés).
Imagen: Michael Rubinstein
En la conferencia Siggraph de este verano – la conferencia principal de gráficos computacionales – investigadores del Laboratorio de Ciencia Computacional e Inteligencia Artificial (CSAIL – Computer Science and Artificial Intelligence Laboratory) del MIT (Massachusetts Institute of Technology – Instituto Tecnológico de Massachusetts), presentarán nuevo software que amplifica variaciones en cuadros sucesivos de video que son imperceptibles al ojo desnudo. Así que, por instancia, el software hace posible “ver” el pulso de alguien, ya que la piel se enrojece y palidece con el flujo sanguíneo, y puede exagerar pequeños movimientos, haciendo visibles las vibraciones de cuerdas de guitarra individuales o el respirar de un bebé en la unidad neonatal de cuidado intensivo.
El sistema es similar a un equalizador en un sistema de sonido estéreo, que amplifica algunas frecuencias y corta otras, excepto que la frecuencia pertinente es la frecuencia de cambios de color en una secuencia de cuadros de video, no la frecuencia de una señal de audio. El prototipo de el software permite al usuario especificar el rango de frecuencias de interés y el grado de amplificación. El software trabaja en tiempo real y muestra el video original y la versión alterada del video, con cambios magnificados.
Aunque la técnica se presta naturalmente a fenómenos que recurren a intérvalos regulares – como el latir de un corazón, el movimiento de una cuerda vibrante o el inflado de los pulmones – si el rango de frecuencias es lo suficientemente amplio, el sistema puede amplificar los cambios que ocurren solo una vez. Así que, por instancia, podría ser utilizado para comparar diferentes imágenes de la misma escena, permitiendo que el usuario fácilmente elija cambios que podrían pasar desapercibidos de otra manera. En un grupo de experimentos, el sistema pudo amplicar dramáticamente el movimiento de sombras en una escena de calle fotografiada solo dos veces, a un intérvalo de alrededor de 15 segundos.
Accidente feliz
Los investigadores del MIT – el estudiante graduado Michael Rubinstein, los recientes alumnos Hao-Yu Wu y Eugene Shih, y el profesor William Freeman, Fredo Durand y John Guttag – intentaban que el sistema amplificara cambios de color, pero en sus experimentos iniciales, encontraron que también amplificaba el movimiento. “Comenzamos amplificando el color, y notamos que con este buen efecto, también el movimiento fue amplificado”, dice Rubinstein. “Así que volvimos, encontramos exactamente que sucedía, lo estudiamos bien, y vimos como incorporar eso para hacer una mejor amplificación de movimiento”.
Usar el sistema para amplificar movimiento en lugar de color requiere un diferente tipo de filtrado, y funciona bien solo si los movimientos son relativamente pequeños. Pero por supuesto, esos son exactamente los movimientos cuya amplificación sería de interés.
Rubinstein puede visualizar que, entre otras aplicaciones, el sistema podría ser usado para “monitoreo sin contacto” de los signos vitales de pacientes de hospital. Aumentar un grupo de frecuencias permitiría medir las tasas de pulsaciones, por medio de pequeños cambios en la coloración de la piel; aumentando otro grupo de frecuencias permitiría monitorear la respiración. El acercamiento podría ser particularmente útil con bebés que nacen prematuramente o requieren atención médica temprana. “Sus cuerpos son tan frágiles, que quieres ponerles tan pocos sensores como sea posible”, dice Rubinstein.
Similarmente, dice Rubinstein, el sistema podría ser usado para aumentar el video de monitores de bebé, caseros, así que la respiración de bebés durmiendo sería claramente visible. Siendo un padre el mismo, Rubinstein dice que el y su esposa equiparon la cuna de su hija con sensores de presión comerciales con la intención de medir el movimiento y calmar a padres ansiosos de que sus hijos siguen respirando. “Esos son caros”, dice Rubinstein, “y algunas personas realmente se quejan de recibir falsos positivos con ellos. Así que realmente puedo ver como este tipo de técnica podrá funcionar mejor”.
En su artículo, los investigadores describen experimentos en los que comenzaron a investigar ambas aplicaciones. Pero desde que comenzaron a dar conferencias sobre el trabajo, dice Rubinstein, sus colegas han propuesto un rango de otros usos posibles, desde imágenes laparoscópicas de órganos internos, hasta sistemas de vigilancia de gran alcance que magnifiquen movimientos sutiles, a detectores de mentiras sin contacto basados en la tasa de pulsaciones.
“Es un resultado fantástico,” dice Maneesh Agrawala, un profesor asociado en el departamento de Ingeniería Eléctrica y Ciencia Computacional en la Universidad de California en Berkeley, y director del Laboratorio de Visualización del departamento. Agrawala apunta que Freeman y Durand fueron parte del equipo de investigadores del MIT que hicieron ruido en la conferencia Siggraph del 2005 con un artículo sobre la amplificación de movimientos en video. “Este acercamiento es más simple y te permite ver algunas cosas que no podías ver con el acercamiento anterior”, dice Agrawala. “La simplicidad del acercamiento lo vuelve en algo que tiene la posibilidad de aplicación en un gran número de lugares. Creo que veremos a mucha gente implementándolo por que es muy sencillo”.
Reimpreso con permiso de MIT News.
Fuente
http://web.mit.edu/ (en inglés)