CN111289111B - 自标校红外体温快速检测方法及检测装置 - Google Patents
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Abstract
一种自标校红外体温快速检测方法及检测装置，该检测装置包括可见光相机、红外光相机、图像处理及协议转换模块和上位机，其中该使用可见光相机拍摄目标的可见光图像信息，以及使用红外光相机拍摄所述目标的红外光图像信息；通过图像处理及协议转换模块或上位机对可见光图像信息进行处理以对该目标的指定区域进行识别定位，并对红外光图像信息进行处理以得到对应于该目标的指定区域的测量温度；将对应于该目标的指定区域的测量温度通过自标校算法校正得到实际温度。本发明具有测量范围大、精度高、组网灵活方便的优点。
Description
技术领域
本发明涉及红外光成像及测温领域，尤其涉及一种自标校红外体温快速检测方法及检测装置。
背景技术
利用红外光相机进行温度测量，是一种大范围快速测温的有效方法，然而基于红外光相机进行温度测量，存在受环境影响的缺点，由于空气中的水蒸气、污染物颗粒等成分对红外光具有较好的吸收特性，导致红外光相机在长距离测温应用场景下绝对温度测量精度低，这严重影响了红外光相机在室外大范围人体体温检测领域的推广应用。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种自标校红外体温快速检测方法及检测装置，以期至少部分地解决上述提及的技术问题中的至少一种。
为实现上述目的，作为本发明的一个方面，提供了一种自标校红外体温快速检测方法，包括以下步骤：使用可见光相机拍摄目标的可见光图像信息，以及使用红外光相机拍摄所述目标的红外光图像信息；对所述可见光相机拍摄的可见光图像信息进行处理以对所述目标的指定区域进行识别定位，并对所述红外光相机拍摄的红外光图像信息进行处理以得到对应于所述目标的指定区域的测量温度；将对应于所述目标的指定区域的测量温度通过自标校算法校正得到实际温度。
作为本发明的另一个方面，提供了一种自标校红外体温快速检测装置，包括：可见光相机，用于拍摄目标的可见光图像信息；红外光相机，用于拍摄所述目标的红外光图像信息；图像处理及协议转换模块，用于对所述可见光相机拍摄的可见光图像信息和所述红外光相机拍摄的红外光图像信息进行处理；上位机，用于对经所述图像处理及协议转换模块处理的可见光图像信息和红外光图像信息进行处理和结果显示；其中，通过所述图像处理及协议转换模块或所述上位机对所述可见光图像信息进行处理以对所述目标的指定区域进行识别定位，对所述红外光图像信息进行处理以得到对应于所述目标的指定区域的测量温度，并将对应于所述目标的指定区域的测量温度通过自标校算法校正得到实际温度。
从上述技术方案可以看出，本发明的自标校红外体温快速检测方法及检测装置至少具有以下有益效果其中之一或其中一部分：
(1)本发明通过可见光相机进行目标识别，再利用红外光相机测量对应于可见光相机识别的目标的温度，可快速准确地识别被测目标，相对于传统红外成像系统可以提高测量灵敏度；
(2)与此同时，通过自标校算法可以在较远距离内对目标体温进行准确测量，温度测量精度受环境影响小，可在户外长距离应用场景下稳定工作；
(3)本发明组网灵活，在多个站点分别设置多个可见光相机、多个红外光相机和图像处理及协议转换模块，采用RJ45以太网接口实现图像处理及协议转换模块和上位机之间的通信，可通过有线或无线WIFI快速组网，可实现多站点协同监控。
附图说明
图1为本发明实施例的自标校红外体温快速检测装置示意图；
图2为本发明实施例的自标校红外体温快速检测方法流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。
本发明提出的一种自标校红外体温快速检测方法及检测装置，采用可见光相机实现目标的指定区域搜索，采用红外光相机实现温度测量，基于自标校算法降低红外光相机长距离测温误差，可快速对大范围内人员进行快速体温检测，寻找发热患者并告警，测量范围大、精度高、组网灵活方便。
具体而言，作为本发明的示例性实施例，请参照图1，提供了一种自标校红外体温快速检测装置，包括：可见光相机1，用于拍摄目标的可见光图像信息；红外光相机2，用于拍摄该目标的红外光图像信息；图像处理及协议转换模块4，用于对可见光相机1拍摄的可见光图像信息和红外光相机2拍摄的红外光图像信息进行处理；以及上位机5，用于对经图像处理及协议转换模块4处理的可见光图像信息和红外光图像信息进行处理和结果显示；其中，通过图像处理及协议转换模块4或上位机5对可见光图像信息进行处理以对该目标的指定区域进行识别定位，对红外光图像信息进行处理以得到对应于该目标的指定区域的测量温度，并将对应于该目标的指定区域的测量温度通过自标校算法校正得到实际温度。
以下对本实施例的自标校红外体温快速检测装置的各组成部分进行详细描述。
由于本实施例的应用场合主要为广场、候车室等大型人流密集场所进行快速体温筛查，面部作为人体经常暴露的区域而容易被测量，因此本实施例所述目标的指定区域主要为人体面部，当然在其他应用场合或情形下并不局限于此。
可见光相机1的分辨率通常要高于红外光相机2，由此基于更高分辨率的可见光相机1可以更好地对人体面部进行识别定位，由于需要从可见光相机1拍摄的可见光图像信息中识别人体面部，即从可见光图像信息中辨认出面部位置，在北方冬季环境下，厚重服装包裹下，面部识别难度大，而更高分辨率的可见光相机1可以提升面部定位搜索成功率，降低遗漏概率。
基于图像像素位置和目标位置之间的定位关系，从可见光相机1拍摄的可见光图像信息中识别出面部位置后，通过红外光相机2与可见光相机1共光轴安装及像素标校，则可以使在红外光相机2拍摄的红外光图像信息中能够准确快速地定位至该面部位置。由于红外光相机的分辨率通常远低于可见光相机，因此需要充分利用红外光相机的分辨率，合理设置红外光相机镜头倍率，在装配过程中，优选可以使可见光相机视场角略大于红外光相机视场角。容易理解，本实施例中红外光相机2的温度测量范围优选包含20℃～50℃。
在本实施例中，图像处理及协议转换模块4和上位机5需要对可见光图像信息和红外光图像信息进行处理，以识别出面部图像并计算出目标实际体温。面部识别及温度自标校计算过程可根据实际需求而由上位机5完成，也可以由图像处理及协议转换模块4完成。如果由上位机实现，优点主要有：1.一定程度降低摄像头图像处理及协议转换模块运算量和硬件成本。2.图像处理算法升级更容易实现。缺点主要有：1.网络带宽要求高。2.当上位机同时监控数十路图像信息时计算压力大。如果由图像处理及协议转换模块负责相关图像处理和计算工作，则上述优缺点正好相反。
具体而言，对可见光图像信息进行处理的步骤包括运行图像处理算法来对目标的指定区域即人体面部进行识别定位，由此可以确定人体面部的位置包括方位信息等；
对红外光图像信息进行处理的步骤包括选择红外光图像信息中对应于目标的指定区域即人体面部的多个像素，并根据该多个像素的灰度值来确定该指定区域的测量温度。容易理解，利用人体面部的方位信息即可确定在红外光图像信息中的面部位置，一般红外光相机像素通常较低，例如为400*300像素，而从红外光图像信息中选择的单个目标面部的像素数量优选不应低于20像素，最优像素数量应高于60像素，基于灰度值的平均算法或极大算法等常规算法，以及灰度值与温度的关系即可确定相应的测量温度；
将对应于该目标的指定区域的测量温度通过自标校算法校正得到实际温度的步骤具体包括：
判断是否使用恒温黑体3作为温度校正基准物；
当不使用恒温黑体3作为温度校正基准物时，则根据公式(1)计算该目标的指定区域即人体面部的实际温度：T实，n＝T测，n-Cn，(1)；
其中，T实，n为第n个目标的实际温度，T测，n为第n个目标的测量温度，Cn为第n个目标的测量过程中的动态传输影响，且Cn＝A×ΔTn+(1-A)×Cn-1，A为修正系数，ΔTn为第n个目标的测量温度T测，n与人体体表平均温度T0的差值，C0为根据使用场景预先设定的值。
需要说明的是，此处的T0为已有资料记载的符合正常人体体表平均温度的设定值，取值例如为35～37℃，C0可以事先对几种典型使用场景进行标定，然后根据使用场景不同，预先设定合适的C0数值。此处的修正系数A在一些实施例中可以是常数，在其他一些实施例中，为了提高测量的准确性和灵活性，还可以是与目标序号n和目标温差ΔTn相关的一个动态系数，由此，随着目标数的增加而考量正常人体体表平均温度对测量温度进行校正，并且基于目标温差ΔTn而考量个体测量温度的异常所带来的影响进行校正。
根据不同算法的差异，A的计算方法也有所不同，但是定性分析，当n较小时，也就是采样样本数量较少时，A的数值应该较大以快速校正环境传输影响，当n较大时，也就是采样样本数量较多以后，A的数值应该较小因为动态传输影响Cn已经趋于准确稳定了。作为示例，A的计算公式例如可以是：A＝0.01×f(n)×g(ΔTn)，其中f(n)为与n相关的函数例如f(n)＝1+exp(-2-0.1×n)，g(n)为与ΔTn相关的函数例如g(ΔTn)＝exp(-(ΔTn-Cn)2。
容易理解，采用公式(1)的计算方法有两个好处，一方面不需要外置黑体持续标定，可以简化设备复杂度，在节省成本的同时设备使用更加便捷；另一方面算法对动态传输影响Cn持续进行标校，当使用环境发生变化(例如从晴天变为雾霾天)，动态传输影响Cn也会随之而发生变化，保证了测量的准确性。
当使用恒温黑体3作为温度校正基准物时，该恒温黑体3应当位于待测的目标的附近以提高测量准确性，则根据公式(2)计算该目标的指定区域的实际温度：T实，n＝T测，n-C，(2)；
其中，T实，n为第n个目标的实际温度，T测，n为第n个目标的测量温度，C为第n个目标的测量过程中的动态传输影响，且C＝T测，i-T实，i，T测，i为对该红外光相机拍摄恒温黑体的红外图像信息进行处理得到的测量温度，T实，i为该恒温黑体的真实温度。
在本实施例中，图像处理及协议转换模块4在硬件上可以由FPGA或单片机配合网络芯片实现，如果目标的指定区域的识别定位、温度自标校计算是由图像处理及协议转换模块4完成，则硬件上可以考虑加装嵌入式芯片对图像信息进行处理。
在本实施例中，图像处理模块及协议转换模块4与上位机5之间通过RJ45网络接口进行通信；上位机5可以通过有线或无线网络与多个图像处理及协议转换模块进行通信，进而与多个可见光相机1、红外光相机2连接使用，可通过有线或无线WIFI快速组网，实现多站点协同监控。在本实施例中，每个站点的可见光相机1、红外光相机2和图像处理及协议转换模块4共同组成相机设备6。
基于上述的自标校红外体温快速检测装置，本实施例还提供了一种自标校红外体温快速检测方法，请参照图2，包括以下步骤：
步骤A：使用可见光相机1拍摄目标的可见光图像信息，以及使用红外光相机2拍摄该目标的红外光图像信息；
步骤B：对可见光相机1拍摄的可见光图像信息进行处理以对目标的指定区域进行识别定位，并对红外光相机2拍摄的红外光图像信息进行处理以得到对应于该目标的指定区域的测量温度；具体的处理方式已在上文中描述，在此不做赘述。
步骤C：将对应于该目标的指定区域的测量温度通过自标校算法校正得到实际温度；具体的自标校算法已在上文中描述，在此不做赘述。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种自标校红外体温快速检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
使用可见光相机拍摄目标的可见光图像信息，以及使用红外光相机拍摄所述目标的红外光图像信息；
对所述可见光相机拍摄的可见光图像信息进行处理以对所述目标的指定区域进行识别定位，并对所述红外光相机拍摄的红外光图像信息进行处理以得到对应于所述目标的指定区域的测量温度；
将对应于所述目标的指定区域的测量温度通过自标校算法校正得到实际温度，包括当不使用恒温黑体作为温度校正基准物时，则根据公式(1)计算所述目标的指定区域的实际温度：
T实，n＝T测，n-Cn， (1)
其中，T实，n为第n个目标的实际温度，T测，n为第n个目标的测量温度，Cn为第n个目标的测量过程中的第一动态传输影响，且Cn＝A×ΔTn+(1-A)×Cn-1，A为修正系数，ΔTn为第n个目标的测量温度T测，n与人体体表平均温度T0的差值，C0为根据使用场景预先设定的值。
2.根据权利要求1所述的自标校红外体温快速检测方法，其特征在于，在根据公式(1)计算所述目标的指定区域的实际温度之前，还包括判断是否使用恒温黑体作为温度校正基准物的步骤，当使用恒温黑体作为温度校正基准物时，所述恒温黑体位于待测的所述目标的附近，则根据公式(2)计算所述目标的指定区域的实际温度：
T实，n＝T测，n-C， (2)
其中，T实，n为第n个目标的实际温度，T测，n为第n个目标的测量温度，C为第n个目标的测量过程中的第二动态传输影响，且C＝T测，i-T实，i，T测，i为对所述红外光相机拍摄恒温黑体的红外图像信息进行处理得到的测量温度，T实，i为所述恒温黑体的真实温度。
3.根据权利要求1所述的自标校红外体温快速检测方法，其特征在于，对所述可见光相机拍摄的可见光图像信息进行处理的步骤包括运行图像处理算法对所述目标的指定区域进行识别定位；
对所述红外光相机拍摄的红外光图像信息进行处理的步骤包括选择所述红外光图像信息中对应于所述目标的指定区域的多个像素，并根据所述多个像素的灰度值来确定所述目标的指定区域的温度。
4.根据权利要求1所述的自标校红外体温快速检测方法，其特征在于，所述目标的指定区域为人体面部。
5.一种用于实现如权利要求1至4中任一项所述的自标校红外体温快速检测方法的检测装置，其特征在于，包括：
可见光相机，用于拍摄目标的可见光图像信息；
红外光相机，用于拍摄所述目标的红外光图像信息；
图像处理及协议转换模块，用于对所述可见光相机拍摄的可见光图像信息和所述红外光相机拍摄的红外光图像信息进行处理；以及
上位机，用于对经所述图像处理及协议转换模块处理的可见光图像信息和红外光图像信息进行处理和结果显示；
其中，通过所述图像处理及协议转换模块或所述上位机对所述可见光图像信息进行处理以对所述目标的指定区域进行识别定位，对所述红外光图像信息进行处理以得到对应于所述目标的指定区域的测量温度，并将对应于所述目标的指定区域的测量温度通过自标校算法校正得到实际温度。
6.根据权利要求5所述的检测装置，其特征在于，所述可见光相机和红外光相机共光轴安装。
7.根据权利要求5所述的检测装置，其特征在于，所述图像处理及协议转换模块与上位机之间通过RJ45网络接口进行通信。
8.根据权利要求5所述的检测装置，其特征在于，可见光相机、红外光相机和图像处理及协议转换模块的数量为多个且分别相对应。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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