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A frequência cardíaca (FC) é um sinal vital que é relativamente fácil de medir com sensores de contacto e está relacionado com o estado de saúde, stress e bem-estar de um organismo vivo. O objectivo deste estudo foi o de desenvolver um algoritmo para obter a FC (batidas por minuto) de um porco anestesiado e em repouso a partir de imagens de vídeo sem estarem editadas, como um ponto de partida para controlar de forma continua a saúde e bem-estar dos suínos. Os dados foram obtidos em duas experiências, em que os suínos foram gravados em vídeo enquanto era utilizada um sistema de electrocardiografia (ECG) como critério de referência (CR). Para desenvolver o algoritmo, o estudo utilizou um filtro de frequência de banda para remover o ruído. Depois foi testado um método de transformação de Fourier de tempo curto (STFT) avaliando diferentes tamanhos e funções de janela para identificar com precisão a FC. O algoritmo resultante foi testado primeiro em vídeos de um suíno anestesiado que mantinha uma frequência cardíaca relativamente constante.
As medições de CR FC para o suíno anestesiado tiveram o valor médio de 71,76 bpm e um desvio padrão de (DP) de 3,57 bpm. O algoritmo desenvolvido teve um 2,33 bpm de erro absoluto médio (MAE) 3,09 bpm na raiz do erro quadrático médio (RMSE) e 67% no erro de estimativa da FC menor do que 3,5 bpm (PE3,5). Depois a sensibilidade do algoritmo foi testada com um vídeo de um porco repouso não anestesiado, já que o animal neste estado tem mais flutuações na FC que um suíno anestesiado, enquanto as alterações provocadas pelo movimento ainda assim são minimizadas devido ao repouso. As medições de CR FC para o suíno em repouso tiveram um valor médio de 161,43 bpm e DP de 10,11 bpm. A FC calculada a partir do vídeo mostrou um rendimento de 4,69 bpm em MAE, 6,43 bpm em RMSE e 57% PE3,5. Os resultados evidenciam que o controle da FC usando apenas o canal verde do sinal de vídeo era melhor que usar os três canais de cor, o que reduz a complexidade informática. Ao comparar diferentes regiões de interesse, a região ao redor do abdómen foi fisiologicamente melhor que a cara e extremidade dianteira.
Resumindo, o algoritmo desenvolvido baseado em dados de vídeo tem potencial para a medição da FC sem contacto e pode aplicar-se a porcos em repouso para controlar em tempo real o seu estado de saúde e bem-estar, o qual é de grande interesse para produtores e veterinários.
Wang M, Youssef A, Larsen M, Rault J-L, Berckmans D, Marchant-Forde JN, Hartung J, Bleich A, Lu M, Norton T. Contactless Video-Based Heart Rate Monitoring of a Resting and an Anesthetized Pig. Animals. 2021; 11(2): 442. https://doi.org/10.3390/ani11020442
