CN105078418B - 基于柔性液晶温度传感器的皮肤温度采集与成像方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于柔性液晶温度传感器的皮肤温度采集与成像方法，主要步骤包括：制作柔性液晶温度传感器、产品校正、皮肤温度图像采集、图片信息处理，以及根据颜色与温度数字的对应关系获得每个点的温度数据。其中，图片信息处理过程包括通过高斯模糊减小噪点，将图片转换成灰度图，自适应阈值控制，通过侵蚀算法去除图像中的斑点，再通过扩展将像素亮点扩大到原来大小，提取数据点的轮廓，通过封闭圆圈算法定位每个数据的坐标并提取颜色信息。本发明具有处理速度快、测绘精度高的优点，而且成本较低，能够规模化应用。

Description

基于柔性液晶温度传感器的皮肤温度采集与成像方法
技术领域
本发明属于图像处理方法，尤其是一种基于柔性液晶温度传感器的皮肤温度采集与成像方法。
背景技术
在现有的技术中，皮肤温度测绘一般采用红外成像法或者铂薄膜电阻阵列法。前者的分辨率较好，但是成本很高，后者的处理方式比较复杂。当前还没有能够高精度处理皮肤温度图像的方法。
发明内容
发明目的：提供一种基于柔性液晶温度传感器的皮肤温度采集与成像方法，以解决现有技术存在的上述问题。
技术方案：一种基于柔性液晶温度传感器的皮肤温度采集与成像方法，包括如下步骤：步骤1. 制作柔性液晶温度传感器；
步骤2. 产品校正：
步骤21. 将柔性液晶温度传感器置于标准加热台上，调整照明条件，将相机和红外线成像仪并排放置于所述柔性液晶温度传感器的正上方；
步骤22. 加热至预设温度后关闭标准加热台，所述照相机按照预设速度拍摄产品的照片，同时所述红外成线成像仪按照预定速度记录被拍摄区域的温度变化；
步骤23. 提取温度每变化预设温度点时的图片信息，获得每个温度点的颜色信息，所述颜色信息包括HSV颜色空间中的色泽和饱和度数值；
步骤24. 通过二维线性拟合建立颜色和温度的关系，使任意色泽和饱和度的组合数值与温度数值对应；
步骤3. 皮肤温度图像采集：将所述柔性液晶传感器置于待测位置，使用相机拍摄图片；
步骤4. 图片信息处理，依次进行如下过程：通过高斯模糊减小噪点，将图片转换成灰度图，自适应阈值控制，通过侵蚀算法去除图像中的斑点，再通过扩展将像素亮点扩大到原来大小，提取数据点的轮廓，通过封闭圆圈算法定位每个数据的坐标并提取颜色信息；
步骤5. 根据颜色与温度数字的对应关系获得每个点的温度数据。
进一步的，所述预设温度点为0.5℃，所述照相机的预设速度为10秒/张，所述红外线成像仪的预定速度为12.5帧/秒。
进一步的，所述柔性液晶温度传感器包括吸收层、位于所述吸收层一侧的热变液晶阵列、覆盖所述热变液晶阵列的弹性体材料层，以及位于吸收层另一侧的电阻加热层。
进一步的，所述柔性液晶温度传感器还包括粘附本体，所述粘附本体具有一镂空部，所述柔性液晶温度传感器位于所述镂空部，柔性液晶温度传感器的边缘与粘附本体固定连接。
进一步的，所述柔性液晶温度传感器的制作方法包括如下步骤：
步骤S1、将弹性体材料与黑色氧化铁粉末混合，用匀胶机在承载板上涂布黑色吸收层并烤干；
步骤S2、用带有柱状阵列的印章蘸上热变液晶墨水液体并风干，
步骤S3、用热释放胶粘起液晶阵列，并贴于所述黑色吸收层的一面，升高温度，使热释放胶脱离液晶阵列，用匀胶机在液晶阵列一侧旋涂一层弹性体材料层；
步骤S4、制备电阻加热层，并将其转移至黑色吸收层的另一面。
进一步的，所述步骤4中制备电阻加热层的具体过程为：
步骤S41、用匀胶机在硅片表面旋涂一层聚甲基丙烯酸甲酯，烤干，继续旋涂一层聚酰亚胺，烤干；
步骤S42、蒸镀钛和金，利用光刻显影和湿法刻蚀法得到蛇形电阻加热器；
步骤S43、蒸镀钛和铜，利用光刻显影和湿法刻蚀法得到蛇形导线和电极；
步骤S44、旋涂一层聚酰亚胺，烤干，利用光刻显影和湿法刻蚀法将整个器件封装，得到由聚酰亚胺包裹金属线的电阻加热器；
步骤S45、在丙酮中溶解聚甲基丙烯酸甲酯，将电阻加热器转移到水溶性胶带，蒸镀上钛和二氧化硅。
实施本发明具有以下有益效果：上述技术方案具有处理速度快、测绘精度高的优点，而且成本较低，能够规模化应用。
附图说明
图1a和图1b是本发明柔性液晶温度传感器的结构示意图。
图2是本发明电阻器的结构示意图。
具体实施方式
本发明实施例的基于柔性液晶温度传感器的皮肤温度采集与成像方法主要包括如下步骤：步骤1. 制作柔性液晶温度传感器；
步骤2. 产品校正：
步骤21. 将柔性液晶温度传感器置于标准加热台上，调整照明条件，将相机和红外线成像仪并排放置于所述柔性液晶温度传感器的正上方；
步骤22. 加热至预设温度后关闭标准加热台，所述照相机按照预设速度拍摄产品的照片，同时所述红外成线成像仪按照预定速度记录被拍摄区域的温度变化；
步骤23. 提取温度每变化预设温度点时的图片信息，获得每个温度点的颜色信息，所述颜色信息包括HSV颜色空间中的色泽和饱和度数值；
步骤24. 通过二维线性拟合建立颜色和温度的关系，使任意色泽和饱和度的组合数值与温度数值对应；
步骤3. 皮肤温度图像采集：将所述柔性液晶传感器置于待测位置，使用相机拍摄图片；
步骤4. 图片信息处理，依次进行如下过程：通过高斯模糊减小噪点，将图片转换成灰度图，自适应阈值控制，通过侵蚀算法去除图像中的斑点，再通过扩展将像素亮点扩大到原来大小，提取数据点的轮廓，通过封闭圆圈算法定位每个数据的坐标并提取颜色信息；
步骤5. 根据颜色与温度数字的对应关系获得每个点的温度数据。
在进一步的实施例中，步骤4具体为：
步骤401. 读取图片信息：传入mat类型的变量，读取图像的头、图像数据大小和数据体，该数据体为二维或者一维数组；
步骤402. 平滑滤波处理，对每一个像素点，都由其本身和邻域内的其他像素值经过加权平均后得到，具体为用一个模板扫描图像中的每一个像素，用模板确定的邻域内像素的加权平均灰度值去替代模板中心像素点的值；
步骤403. 通过转换图像的颜色空间，将图片转化为灰度图片；
步骤404. 采用自适应阈值方法将图像分割成灰度值为 “0”（黑色）和 “255”（白色）的图像；
步骤405. 进行形态学操作，包括腐蚀和膨胀操作：将图像与任意形状的内核进行卷积，
当进行膨胀操作时，内核划过图像，将将内核覆盖区域的最大像素值提出，并代替内核中心点位置的像素；当进行腐蚀操作时，内核划过图像，将内核覆盖区域的最小像素值提取，并代替锚点位置的像素；
步骤406. 寻找每个点的轮廓：提取轮廓，可采用的方法包括只提取最外层的轮廓，提取所有轮廓，并放置于列表中，提取所有轮廓，并将其组织为两层，顶层为连通区域的外围边界，次层为洞的内层边界，提取所有轮廓，并重构嵌套轮廓；逼近方法，链码的输出轮廓，其他方法输出多边形，将所有点由链码形式翻译为点序列形式，压缩水平、垂直和对角分割，保留末端的像素点，应用The-Chin链逼近算法，通过连接为1的水平碎片使用完全不同的轮廓提取算法；
步骤407. 绘制轮廓，输入目标图像的轮廓组，每一轮廓组由点vector构成，绘制轮廓，如果轮廓参数为负值，则绘制全部轮廓，绘制轮廓的颜色、线宽和线型；
步骤408. 计算包围已有轮廓的最小圆并画出圆形；
步骤409. 算出每个圆形中颜色的平均HSV值；
步骤410. 赋予灭个圆形HSV值相应的温度数值；
步骤411. 画出三维温度图像。
在进一步的实施例中，预设温度点为0.5℃，照相机的预设速度为10秒/张，红外线成像仪的预定速度为12.5帧/秒。
如图1a所示，所述柔性液晶温度传感器包括吸收层1a、位于所述吸收层一侧的热变液晶阵列1b、覆盖所述热变液晶阵列的弹性体材料层1c，以及位于吸收层另一侧的电阻加热层1d。
如图1b所示，所述柔性液晶温度传感器还包括粘附本体2，所述粘附本体2具有一镂空部，所述柔性液晶温度传感器1位于所述镂空部，柔性液晶温度传感器的边缘与粘附本体固定连接。
进一步地，提供一种柔性液晶温度传感器的制作方法：
步骤S1、将弹性体材料与黑色氧化铁粉末混合，用匀胶机在承载板上涂布黑色吸收层并烤干；
步骤S2、用带有柱状阵列的印章蘸上热变液晶墨水液体并风干，
步骤S3、用热释放胶粘起液晶阵列，并贴于所述黑色吸收层的一面，升高温度，使热释放胶脱离液晶阵列，用匀胶机在液晶阵列一侧旋涂一层弹性体材料层；
步骤S4、制备电阻加热层，并将其转移至黑色吸收层的另一面。
步骤S4中制备电阻加热层的具体过程为：
步骤S41、用匀胶机在硅片表面旋涂一层聚甲基丙烯酸甲酯，烤干，继续旋涂一层聚酰亚胺，烤干；
步骤S42、蒸镀钛和金，利用光刻显影和湿法刻蚀法得到蛇形电阻加热器；
步骤S43、蒸镀钛和铜，利用光刻显影和湿法刻蚀法得到蛇形导线和电极；
步骤S44、旋涂一层聚酰亚胺，烤干，利用光刻显影和湿法刻蚀法将整个器件封装，得到由聚酰亚胺包裹金属线的电阻加热器；
步骤S45、在丙酮中溶解聚甲基丙烯酸甲酯，将电阻加热器转移到水溶性胶带，蒸镀上钛和二氧化硅。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。

Claims (6)

1.一种基于柔性液晶温度传感器的皮肤温度采集与成像方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1. 制作柔性液晶温度传感器；
步骤2. 产品校正：
步骤21. 将柔性液晶温度传感器置于标准加热台上，调整照明条件，将照相机和红外线成像仪并排放置于所述柔性液晶温度传感器的正上方；
步骤22. 加热至预设温度后关闭标准加热台，所述照相机按照预设速度拍摄产品的照片，同时所述红外线成像仪按照预定速度记录被拍摄区域的温度变化；
步骤23. 提取温度每变化预设温度点时的图片信息，获得每个温度点的颜色信息，所述颜色信息包括HSV颜色空间中的色泽和饱和度数值；
步骤24. 通过二维线性拟合建立颜色和温度的关系，使任意色泽和饱和度的组合数值与温度数值对应；
步骤3. 皮肤温度图像采集：将所述柔性液晶温度传感器置于待测位置，使用照相机拍摄图片；
步骤4. 图片信息处理，依次进行如下过程：通过高斯模糊减小噪点，将图片转换成灰度图，自适应阈值控制，通过侵蚀算法去除图像中的斑点，再通过扩展将像素亮点扩大到原来大小，提取数据点的轮廓，通过封闭圆圈算法定位每个数据的坐标并提取颜色信息；
步骤5. 根据颜色与温度数字的对应关系获得每个点的温度数据。
2.如权利要求1所述的基于柔性液晶温度传感器的皮肤温度采集与成像方法，其特征在于，所述预设温度点为0.5℃，所述照相机的预设速度为10秒/张，所述红外线成像仪的预定速度为12.5帧/秒。
3.如权利要求1所述的基于柔性液晶温度传感器的皮肤温度采集与成像方法，其特征在于，所述柔性液晶温度传感器包括吸收层（1a）、位于所述吸收层一侧的热变液晶阵列（1b）、覆盖所述热变液晶阵列的弹性体材料层（1c），以及位于吸收层另一侧的电阻加热层（1d）。
4.如权利要求3所述的基于柔性液晶温度传感器的皮肤温度采集与成像方法，其特征在于，所述柔性液晶温度传感器还包括粘附本体（2），所述粘附本体（2）具有一镂空部，所述柔性液晶温度传感器（1）位于所述镂空部，柔性液晶温度传感器的边缘与粘附本体固定连接。
5.如权利要求4所述的基于柔性液晶温度传感器的皮肤温度采集与成像方法，其特征在于，所述柔性液晶温度传感器通过如下方法制得：
步骤S1、将弹性体材料与黑色氧化铁粉末混合，用匀胶机在承载板上涂布黑色吸收层并烤干；
步骤S2、用带有柱状阵列的印章蘸上热变液晶墨水液体并风干，
步骤S3、用热释放胶粘起液晶阵列，并贴于所述黑色吸收层的一面，升高温度，使热释放胶脱离液晶阵列，用匀胶机在液晶阵列一侧旋涂一层弹性体材料层；
步骤S4、制备电阻加热层，并将其转移至黑色吸收层的另一面。
6.如权利要求5所述的基于柔性液晶温度传感器的皮肤温度采集与成像方法，其特征在于，所述步骤S4中制备电阻加热层的具体过程为：
步骤S41、用匀胶机在硅片表面旋涂一层聚甲基丙烯酸甲酯，烤干，继续旋涂一层聚酰亚胺，烤干；
步骤S42、蒸镀钛和金，利用光刻显影和湿法刻蚀法得到蛇形电阻加热器；
步骤S43、蒸镀钛和铜，利用光刻显影和湿法刻蚀法得到蛇形导线和电极；
步骤S44、旋涂一层聚酰亚胺，烤干，利用光刻显影和湿法刻蚀法将整个器件封装，得到由聚酰亚胺包裹金属线的电阻加热器；
步骤S45、在丙酮中溶解聚甲基丙烯酸甲酯，将电阻加热器转移到水溶性胶带，蒸镀上钛和二氧化硅。
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