CN111426389B - 一种适用于红外体温筛查系统的体温确定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种适用于智能红外体温筛查系统的体温确定方法，用于智能红外体温筛查系统中由红外图像灰度值到人体温度的映射关系。首先根据红外图像中被测人员额头区域的灰度值与环境温度，对额头灰度值进行补偿。然后利用黑体和TOF相机输出的黑体‑热像仪的距离信息确定红外热像仪灰度值读数、距离与温度的之间关系，进而确定热像仪灰度值读数与名义额头温度的映射。最后利用名义额头温度与体温的对应关系确定被测人员的体温，并与设定的阈值进行比较，确定是否为疑似发热人员。本发明具有环境适应性好、精度高、稳定性好等特点。

Description

一种适用于红外体温筛查系统的体温确定方法

技术领域

本发明涉及体温筛查技术领域，特别是一种适用于红外体温筛查系统的体温确定方法。

背景技术

车站、机场、医院、港口、学校等公共场所经常需要进行体温筛查，找出发热人员，特别是出现疫情的情况下体温筛查更为重要。现有公共场所的体温筛查一般都采用红外热像仪等非接触式测温方式，对流动人员进行大面积筛查。对于基于红外热像仪的体温筛查系统中，体温测量方法是其中的关键，针对现有红外体温筛查系统的测温性能受环境温度、测量距离等因素的影响较大，使其应用场合受到了限制。本发明提出了一种适用于红外体温筛查系统的体温确定方法，该方法不受环境温度和测量距离的影响，可应用在室内、室外等多种环境，实现人体温度的准确测量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于红外体温筛查系统的体温确定方法，解决现有红外体温筛查系统受距离影响大、环境适应性差等问题。

对此，本发明提出一种适用于智能红外体温筛查系统的体温确定方法，利用环境温度，被测人员与筛查系统的距离，红外图像灰度值与温度的映射关系，名义额头温度与体温的对应关系确定被测人员体温；其中，

S1.利用当前环境温度与参考环境温度的差值对当前环境温度下获取的额头灰度值进行补偿，得到补偿后的额头灰度值，将补偿后的额头灰度值，代入到参考环境温度下参考距离上拟合的黑体灰度值-温度公式中，得到名义额头温度；

额头灰度值温度补偿量的计算方法如(1)所示：

h_c＝k₁k₂(T_e-T_r) (1)

式中，h_c为额头灰度值温度补偿量，T_e为当前环境温度值，T_r为参考环境温度值，k₁为参考环境温度中参考距离上黑体灰度值随黑体温度的平均变化率，由黑体标定获得，k₂为补偿系数，其计算公式如式(2)所示：

k₂＝aT_e ²+bT_e+c (2)

式中，a,b,c分别为常数；

名义额头温度计算如式(3)所示：

T_h＝m₁(h_v-h_c)²+m₂(h_v-h_c)+m₃ (3)

式中，T_h为名义额头温度，m₁,m₂,m₃为在参考距离上黑体温度与黑体灰度值映射关系系数；

S2.利用被测人员的距离信息和黑体红外图像灰度、距离与温度的映射关系计算名义额头温度距离补偿量；

名义额头温度距离补偿量计算公式如式(4)所示：

T_c＝n(d_m-d_r) (4)

式中，T_c为名义额头温度距离补偿量，d_m为测量距离值，d_r为参考距离，n为距离补偿系数；

S3.在参考环境温度中，参考距离下，以大量人体额头灰度值作为样本，计算名义额头灰度值，并与耳腔温度进行曲线拟合，减去耳腔温度与体温的偏差后，得到体温测量值；

体温与名义额头温度的对应关系如式(5)所示：

式中，T_h1,T_h2为名义额头温度区间，r₁,r₂,r₃,r₄,r₅,r₆为系数，T_ear为耳温与体温差值。

优选的，环境温度值T_e由温度传感器获得，测量距离值d_m由TOF相机获得，额头灰度值由红外热像仪获得，灰度值与名义额头温度的对应关系由黑体标定实验获得，名义额头温度与体温测量值的对应关系由大量人体样本数据通过曲线拟合获得。

优选的，在参考距离上黑体温度与黑体灰度值映射关系系数，m₁＝5×10^-7,m₂＝0.015,m₃＝-57.32；

优选的，距离补偿系数n＝0.04。

优选的，名义额头温度区间T_h1＝31.9,T_h2＝36.8；系数r₁＝0.094,r₂＝35.7,r₃＝0.1869,r₄＝36,r₅＝0.5267,r₆＝36.9。

优选的，常数a＝0.002,b＝-0.11,c＝0.19。

本发明具有环境适应性好、精度高、稳定性好等特点。

附图说明

图1是本发明的一种适用于红外体温筛查系统的体温确定方法的流程图。

具体实施方式

以下结合附图1对本发明的具体实施方式做出详细说明。

本发明提出一种适用于红外体温筛查系统的体温确定方法，其包括：读取额头灰度值、环境温度和被测人员的距离信息，黑体温度与灰度值的映射关系，被测人员名义额头温度计算，名义额头温度与体温的换算。

如图1所示，所述测温方法中，环境温度值T_e由温度传感器获得，测量距离值d_m由TOF相机获得，被测人员额头灰度值由红外热像仪获得。额头灰度值与名义额头温度的对应关系由黑体标定实验获得，名义额头温度与体温测量值的对应关系由大量人体样本数据通过曲线拟合获得。

将补偿后的额头灰度值，代入到参考环境温度下参考距离上拟合的黑体灰度值-温度公式中，并通过距离补偿，得到名义额头温度。

利用当前环境温度与参考环境温度的差值对当前环境温度下获取的灰度值对额头灰度值进行补偿，得到补偿后的额头灰度值。

具体的，本发明的适用于红外体温筛查系统的体温确定方法以下步骤：

S1.利用当前环境温度与参考环境温度的差值对当前环境温度下获取的额头灰度值进行补偿，得到补偿后的额头灰度值，将补偿后的额头灰度值，代入到参考环境温度下参考距离上拟合的黑体灰度值-温度公式中，得到名义额头温度；

额头灰度值温度补偿量的计算方法如(1)所示：

h_c＝k₁k₂(T_e-T_r) (1)

式中，h_c为额头灰度值温度补偿量，T_e为当前环境温度，T_r为参考环境温度，k₁为参考环境温度中，在参考距离上黑体灰度值随黑体温度的平均变化率，k₂为补偿系数，其计算公式如式(2)所示：

k₂＝aT_e ²+bT_e+c (2)

式中，a,b,c分别为常数，在一个实施例中，a＝0.002,b＝-0.11,c＝0.19。

在参考环境温度中，参考距离上拟合的黑体灰度值-黑体温度公式为2次函数。名义额头温度计算方法如式(3)所示：

T_h＝m₁(h_v-h_c)²+m₂(h_v-h_c)+m₃ (3)

式中，m₁,m₂,m₃在参考距离上黑体温度与黑体灰度值映射关系系数，在一个实施例中，m₁＝5×10^-7,m₂＝0.015,m₃＝-57.32。

S2.利用被测人员的距离信息和黑体红外图像灰度、距离与温度的映射关系计算名义额头温度距离补偿量。利用测量距离和参考距离的差值对当前距离上计算出的名义额头温度进行补偿，测量距离-名义额头温度的补偿值公式近似符合1次函数。名义额头温度距离补偿量计算公式如式(4)所示：

T_c＝n(d_m-d_r) (4)

式中，d_m为测量距离，d_r为参考距离，n为距离补偿系数，在一个实施例中，n＝0.04。

S3.在参考环境温度中，参考距离下，以大量人体额头灰度值作为样本，计算名义额头灰度值，并与耳腔温度进行曲线拟合，减去耳腔温度与体温的偏差后，得到体温测量值。

体温与名义额头温度的对应关系如式(5)所示：

式中，T_h1,T_h2为名义额头温度区间，在一个实施例中，T_h1＝31.9,T_h2＝36.8，r₁,r₂,r₃,r₄,r₅,r₆为系数，在一个实施例中，r₁＝0.094,r₂＝35.7,r₃＝0.1869,r₄＝36,r₅＝0.5267,r₆＝36.9，T_ear为耳温与体温差值。

本发明的一种适用于红外体温筛查系统的体温确定方法，其包括：S1.利用获取的额头灰度值、当前环境温度和黑体红外图像灰度、距离与温度的映射关系计算额头灰度值温度补偿量，并进一步得到名义额头温度；S2.利用被测人员的距离信息计算名义额头温度距离补偿量，得到补偿后的名义额头温度；S3.利用补偿后的名义额头温度结合名义额头温度与体温对应关系得到体温测量值。本发明具有环境适应性好、精度高、稳定性好等特点。

本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”的描述意指结合该实施例的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例中，在本说明书中，对上述术语的示意表述不一定指的是相同的实施例。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变形，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种适用于智能红外体温筛查系统的体温确定方法，其特征在于，利用环境温度，被测人员与筛查系统的距离，红外图像灰度值与温度的映射关系，名义额头温度与体温的对应关系确定被测人员体温；其中，

S1.利用当前环境温度与参考环境温度的差值对当前环境温度下获取的额头灰度值进行补偿，得到补偿后的额头灰度值，将补偿后的额头灰度值，代入到参考环境温度下参考距离上拟合的黑体灰度值-温度公式中，得到名义额头温度；

额头灰度值补偿量的计算方法如(1)所示：

h_c＝k₁k₂(T_e-T_r) (1)

式中，h_c为额头灰度值补偿量，T_e为当前环境温度值，T_r为参考环境温度值，k₁为参考环境温度中参考距离上黑体灰度值随黑体温度的平均变化率，由黑体标定获得，k₂为补偿系数，其计算公式如式(2)所示：

式中，a,b,c分别为常数；

名义额头温度计算如式(3)所示：

T_h＝m₁(h_v-h_c)²+m₂(h_v-h_c)+m₃ (3)

式中，T_h为名义额头温度，h_v为额头位置的灰度值，m₁,m₂,m₃为在参考距离上黑体温度与黑体灰度值映射关系系数；

S2.利用被测人员的距离信息和黑体红外图像灰度、距离与温度的映射关系计算名义额头温度距离补偿量；

名义额头温度距离补偿量计算公式如式(4)所示：

T_c＝n(d_m-d_r) (4)

式中，T_c为名义额头温度距离补偿量，d_m为测量距离值，d_r为参考距离，n为距离补偿系数；

S3.在参考环境温度中，参考距离下，以大量人体额头灰度值作为样本，计算名义额头灰度值，并与耳腔温度进行曲线拟合，减去耳腔温度与体温的偏差后，得到体温测量值；

体温与名义额头温度的对应关系如式(5)所示：

式中，T_h1,T_h2为名义额头温度区间，r₁,r₂,r₃,r₄,r₅,r₆为系数，T_ear为耳温与体温差值。

2.根据权利要求1所述的一种适用于智能红外体温筛查系统的体温确定方法，其特征在于，环境温度值T_e由温度传感器获得，测量距离值d_m由TOF相机获得，额头灰度值由红外热像仪获得，灰度值与名义额头温度的对应关系由黑体标定实验获得，名义额头温度与体温测量值的对应关系由大量人体样本数据通过曲线拟合获得。

3.根据权利要求1所述的一种适用于智能红外体温筛查系统的体温确定方法，其特征在于，在参考距离上黑体温度与黑体灰度值映射关系系数，m₁＝5×10^-7,m₂＝0.015,m₃＝-57.32。

4.根据权利要求1所述的一种适用于智能红外体温筛查系统的体温确定方法，其特征在于，距离补偿系数n＝0.04。

5.根据权利要求1所述的一种适用于智能红外体温筛查系统的体温确定方法，其特征在于，名义额头温度区间T_h1＝31.9,T_h2＝36.8；系数r₁＝0.094,r₂＝35.7,r₃＝0.1869,r₄＝36,r₅＝0.5267,r₆＝36.9。

6.根据权利要求1所述的一种适用于智能红外体温筛查系统的体温确定方法，其特征在于，常数a＝0.002,b＝-0.11,c＝0.19。

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