Miten lämpökuvausta ei ainakaan kannata tehdä - Kokemuksia sonnikokeista
Kun tulin töihin Luke Maaningalle (silloinen MTT) 2011, työskentelin alkuun lypsylehmien sykevälivaihtelun ja kivun parissa. Silloin törmäsin jo ensimmäisen kerran lämpökameramittauksiin naudoilla: useammassa nupoutuskokeessa vasikoilta oli kivun määrittämiseksi mitattu sykkeen lisäksi myös silmän lämpötilaa. Akuutin stressin yhteydessä pintaverenkierto vähenee ja silmän lämpötila laskee, pidemmällä aikavälillä silmän lämpötila stressin yhteydessä nousee taas normaalia korkeammaksi. Mietin, että onpa näppärän kuuloinen tapa määrittää eläinten stressiä. Tätä täytyy kokeilla joskus!
Silmän lämpötilan muutoksia stressin yhteydessä mitataan yleensä silmän etualakulmasta kyynelkanavan ympäristöstä, jossa on tiheä hiussuoniverkosto ja silmän korkein lämpötila. (Kuva Lilli Frondelius/Luke)
Useampi vuosi ehti vierähtää ennen kuin silmän lämpötilamittauksia alettiin harkitsemaan meillä vakavasti. Muutama vuosi sitten aloimme suunnittelemaan Luke Ruukkiin lihasonneille koetta, jossa tarkoituksena oli selvittää eläimen käyttäytymisen, luonteen ja stressiherkkyyden yhteyttä rehuhyötysuhteeseen. Yksinkertaistettuna rauhallisten eläinten pitäisi kuluttaa vähemmän energiaa kaikkeen turhaan häseltämiseen. Mietimme tutkimusryhmän kanssa, miten saisimme mitattua sonnien stressiherkkyyttä. Ajatus sykemittauksista 110 sonnilla hylättiin aika pian mittausten työläyden takia. Mutta meillähän on lämpökamera! Silmän lämpötilan mittaaminen kuulosti helpommalta, joten päätimme kokeilla sitä.
Tutkimuksen tekemisessä uusia menetelmiä opitaan monesti kokeilemalla, mitä muut ovat kokeissaan käyttäneet. Palasin takaisin niihin tutkimuksiin, joita olin silmän lämpötilan mittaamisesta lukenut, ja yritin niiden pohjalta opetella lämpökuvausta – kuten mitä asetuksia kameraan pitää laittaa eläimiä kuvatessa. Harjoittelin kuvaamista ensin lypsylehmien kanssa. Homma tuntui toimivalta ja kuvaaminen oli helppoa. No tässä ensimmäinen opetus: jos jonkun asian mittaaminen onnistuus lypsylehmillä, niin älä kuvittele, että se onnistuu yhtä helposti sonneilla.
Kokeessa oli tarkoituksena kuvata sonnien silmän lämpötilaa punnitustilanteessa, jolloin eläimet ovat käsittelyhäkissä päästään kiinni lukkoportista. Helppoa kuin heinänteko? Ei todellakaan. Onneksi kuvausta -harjoiteltiin vielä sonneillakin ennen varsinaisen kokeen alkua. Vaikka eläimet ovat kuvaustilanteessa kiinni, niiden pää pääsee liikkumaan yllättävän paljon. Käytössä ollut lämpökamera oli varsin hidas ottamaan kuvia ja siinä oli manuaalinen tarkennus. Lopputulos oli se, että kun kamera sai otettua kuvan, sonniveijarin pää oli jo jossain ihan toisessa suunnassa, jolloin silmä ei näkynyt kuvassa ollenkaan tai oli liian epätarkka lämpötilan luotettavaan määritykseen. Tuskan hiki alkoi jo helmeillä niskassa, kunnes tajusin, että voidaanhan me ottaa lämpökameralla myös videokuvaa. Videokuvaa on mahdollista käydä läpi kuva kuvalta ja valita sieltä ne otokset, joissa eläimen pää on optimaalisessa asennossa ja kuva tarkka. Ongelma ratkaistu! Kuvaamista harjoiteltiin vielä muutaman eläimen kanssa ja kaikki vaikutti hyvältä.
Hereford-sonni punnituksessa ja luonnetestissä. (Kuva Outi Ukkola/Luke)
Palasin Ruukista Maaningalle lämpövideotiedostojeni kanssa. Nyt pitäisi opetella käsittelemään niitä. Olin ladannut koneelle lämpökuvien käsittelyyn käytettävän ilmaisohjelman. Ensimmäinen kompastuskivi tässä vaiheessa oli se, ettei tällä ilmaisohjelmalla pystynyt käsittelemään lämpövideoita. No ei kun hankkimaan lisenssiä maksulliseen versioon. Tämän jälkeen uusi yritys, mutta videot eivät toimi edelleenkään. Soitto kameran myyjälle ja selviää, että meillä oleva kamera malli kyllä kuvaa videota, mutta normaaliin mediatiedostomuotoon, jota ei voi käsitellä lämpökuvaohjelmalla. Haluaisimmeko kenties ostaa uuden kameran? No onneksi hätä ei ollut tämän näköinen – oikeanlaisen videotiedoston kuvaaminen onnistuu kyllä, jos kamera on USB-kaapelilla tietokoneessa kiinni ja kuvankäsittelyohjelma on päällä. Siitäpä sitten kokeilemaan taas lypsylehmillä!
Videoiden kuvaaminen näin oli hieman hankalampaa. Ensinnäkin läppärissä kiinni oleva USB-kaapeli rajaa liikkumavaran noin metrin säteelle koneesta. Toiseksi, kun kameran kytkee tietokoneeseen, niin kaikki kameran hallinta – mukaan lukien nauhoituksen aloitus ja lopetus – siirtyy tietokoneelle. Myös kameran näyttö jäätyy ja kuvauskohdetta pystyy seuraamaan vain läppärin näytön kautta. Haastavaa, mutta onnistuu.
Kokeen alku lähestyi jo hurjaa vauhtia, eikä enää ollut aikaa harjoitella kuvausta sonneilla. Niinpä tutkija, kamera ja läppäri heitettiin suoraan tulikokeeseen – 110 sonnin kuvaaminen yhden päivän aikana. Kuvauskohteiden haasteellisuuden lisäksi myös olosuhteet oli haastavat. Ainoa suojaisia paikka tietokoneelle käsittelytilassa oli melkein selkäni takana. Kuvaan siis sonnia, joka on edessäni ja samalla seuraan kuvaustani, joka näkyy selkäni takana. Kuvan tarkentaminen sujui näppärästi liikuttamalla kameraa lähemmäksi ja kauemmaksi kuvauskohteesta. Ergonomista vai mitä! Lisäksi koe suoritettiin kylmäpihatossa talvella. Sen lisäksi, että piti huolehtia omasta vaatetuksesta, niin myös tietokone piti suojata kylmältä ja parhaimmillaan myös kameran ja läppärin välillä kulkeva USB-kaapeli oli kylmältä turvassa takkini alla. Ihme, etten kiskonut konetta lattialle.
Viime talvi oli paikoin kylmä. Kun lämpötila on -12°C, niin tutkimusvälineet joutuvat hieman tavallista kovemmalle. (Kuva Lilli Frondelius/Luke)
Sadan kymmenen eläimen kuvaaminen oli haaste myös lämpökuvausohjelmalle. Kun tiedostoja alkoi olla tarpeeksi paljon, alkoi ohjelman toiminta hidastumaan ja lopulta kaatuilemaan, jos yritin tehdä asioita liian nopeasti. Pahimmillaan kuvaussessiot venyivät kaksitoistatuntisiksi. Myöhemmin videoita läpi käydessäni tajusin, että nämä ohjelmiston tökkimiset aiheuttivat myös itse videotiedostoihin katkoksia. Tuurilla katkokset vielä osuivat niihiin hyviin tarkkoihin pätkiin eli käytännössä käyttökelpoista aineistoa saatiin paljon vähemmän kuin kuvatessa oletettiin.
Siitä vähästä käyttökelpoisesta aineistosta havaitsin, että mittaamamme lämpötilat eivät vastanneet muissa tutkimuksissa saatuja tuloksia, minkä lisäksi mitatuissa lämpötiloissa oli liian isoa vaihtelua. Totesin, että ei tästä tainnut tulla lasta eikä sitä toistakaan, eikä ainakaan luotettavia tuloksia.
KuNa-hankkeen aikana lämpökuvauksen perusteista on tullut opittua valtavan paljon lisää. Teknisiä ongelmia oli vaikea välttää käytössä olleella välineistöllä, mutta myös kuvausasetuksissa olisi ollut parantamisen varaa. Tämä selittää ainakin osittain sen, miksi meidän mittaamamme lämpötilat poikkesivat muiden tuloksista niin paljon. Ilmeisesti muiden kokeista tehdyissä julkaisuissa ei ole raportoitu kaikkia säädettyjä asetuksia tai sitten siellä on tehty samat virheet!
Mitä onnistunut lämpökuvaus siis vaatii?
- Säännöllisesti kalibroitu kamera (no ei ollut)
- Tarkennus tehtävä aina (yritettiin ainakin)
- Heijastuva lämpötila on tunnettava (ei tiedetty, mitä koko heijastuva lämpötila tarkoitti)
- Emissiivisyys on tiedettävä (tämä ainakin oli kohdillaan)
- Ilmakehän vaimennusvaikutuksen tunteminen, johon vaikuttaa ilman lämpötila ja kosteus (oli ainakin suunnilleen oikein)
Onneksi tutkijat eivät ole kovin helposti lannistuvaa porukkaa. Tänä syksynä koe toistetaan uudella sonniryhmällä. Käytössä on nyt parempi kamera, jolla videokuvausten tekeminen on helpompaa. Mutta mikä tärkeintä, tänä vuonna tiedän, miten niitä asetuksia kuuluu säätää ja miksi. Ainakin ensimmäinen kuvassessio vaikutti lupaavalta.
Ja mikä parasta, teidän ei tarvitse enää toistaa näitä samoja virheitä. KuNa-hankkeen tulevia lämpökuvausohjeita odotellessa...
Sonnien silmän lämpötilan kuvaukset jatkuivat tänä syksynä. (Kuva Outi Ukkola/Luke)
Blogin kirjoitti Luken tutkija Lilli Frondelius
