CN112504463A - 一种测温系统及其测温方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种测温系统及其测温方法，该系统包括：可读温装置和红外热像仪；可读温装置中设置有辐射面和接触式温度传感器；该接触式温度传感器可测得其辐射面实时温度值；红外热像仪上增设信息传输模块，可通过信息传输的方式，获取可读温装置辐射面的实时温度，并以可读温装置辐射面的实时温度作为基准计算被测对象的实际温度。该测温系统，利用红外测温方法快速、非接触的优点；同时利用接触式温度传感器高精度测温，获得高精度的基准温度；最后利用差分方法最大化的消除环境温度、距离等影响红外测量准确性的因素，提高红外测温精度。

Description

一种测温系统及其测温方法

技术领域

本发明属于测温技术领域，特别涉及一种红外测温系统及方法。

背景技术

红外热像仪测温技术是综合利用图像检测技术、数字图像处理技术和辐射测温技术的测温技术。红外热像仪利用红外探测机芯将红外热辐射转换成相应的电信号，再经过图像处理技术，形成可观测的视频图像。现有的红外热成像仪具有技术成熟、环境适应性好、灵活易于部署等诸多特点。但当红外热像仪用于人体体温检测中时，其精度对其应用形成制约。

目前主流红外热像仪的测温精度，包括福禄克、海康威视、大立科技、高德红外等厂商产品，主流传感器的普遍测温精度为±2℃或者±2％(两者取大值)，在2020年冠状病毒疫情期间，部分厂家通过优化提高了部分红外热像仪传感器的测温精度到±1℃。但对于人体体温检测来说，±1℃的误差过大，无法有效用于发热人群的准确筛查。当前影响红外测温精度的主要因素有：被测目标所处的外界环境因素如环境温度和大气吸收、被测物体的发射率、被测物体的距离及角度。目前本领域有通过增设恒温辐射装置来作为校正基准，提高人体测温精度，但是恒温辐射装置一般是采用控温方法来确保其温度恒定，恒温辐射装置的恒温控温精度通常在±0.1℃，带恒温辐射装置的红外热像仪精度一般标称±0.3℃，主要受限于外界环境及参考恒温辐射装置本身的温控精度。

因此如何改善现有红外人体测温系统的测温精度，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本申请的目的是提供一种测温系统及其测温方法，以提高红外测温系统的测温精度。其具体方案如下：

一种测温系统，所述测温系统包括可读温装置，红外热像仪；其中：

所述可读温装置设置有辐射面和接触式温度传感器；

所述接触式温度传感器用于测量所述辐射面实时温度值；

所述红外热像仪获取所述可读温装置辐射面的实时温度，并将获取的辐射面的实时温度作为基准计算被测对象的实际温度。

优选地，在本发明实施例所提供的上述测温系统中，所述可读温装置内部还设置有温度控制器、制冷单元和加热单元；

所述温度控制器根据所述可读温装置辐射面的温度值控制制冷单元和加热单元，使得所述可读温装置辐射面的温度值控制在所述接触式温度传感器的高精度测温区间内。

优选地，在本发明实施例所提供的上述测温系统中，所述可读温装置内部设置的接触式温度传感器为铂电阻测温电路。

优选地，在本发明实施例所提供的上述测温系统中，所述红外热像仪上增设信息传输模块，通过信息传输的方式，获取所述可读温装置辐射面实时温度，所述信息传输方式为射频通信、图像识别中的至少一种。

优选地，在本发明实施例所提供的上述测温系统中，所述红外热像仪包括双光谱摄像机和测温计算机，所述测温计算机上包含温度调整模块，所述温度调整模块以如下公式计算被测对象的实际温度：

Td＝T0+(Td1-T01)

其中，Td为被测对象实际温度值，T0为可读温装置读取的辐射面实时温度，Td1为被测对象的红外成像显示温度，T01为可读温装置辐射面的红外成像显示温度。

本发明实施例还提供了一种测温系统的测温方法，包括：

增设可读温装置，所述可读温装置设置有接触式温度传感器和辐射面，所述接触式温度传感器可测量可读温装置辐射面的实时温度值；

红外热像仪上增设信息传输模块，通过信息传输方式获取可读温装置辐射面的实时温度；

红外热像仪以获取的所述可读温装置辐射面的实时温度值作为基准计算被测对象的实际温度。

优选地，在本发明实施例所提供的上述测温系统的测温方法中，红外热像仪通过下述公式计算所述被测对象温度：

Td＝T0+(Td1-T01)

其中，Td为被测对象实际温度值，T0为可读温装置读取的辐射面实时温度，Td1为被测对象的红外成像显示温度，T01为可读温装置辐射面的红外成像显示温度。

优选地，在本发明实施例所提供的上述测温系统的测温方法中，所述可读温装置内部设置有温度控制器、制冷单元和加热单元；

所述温度控制器根据接触式温度传感器测得的可读温装置辐射面的温度值控制制冷单元和加热单元工作，使得可读温装置辐射面的温度值控制在所述接触式温度传感器的高精度测温区间内。

优选地，在本发明实施例所提供的上述测温系统的测温方法中，所述可读温装置内部设置的接触式温度传感器为铂电阻测温电路。

优选地，在本发明实施例所提供的上述测温系统的测温方法中，所述红外热像仪读取所述可读温装置实时温度的信息传输方式包括射频通信、图像识别中的至少一种。

本发明的有益效果：

本发明提供一种测温系统及其测温方法。该测温系统，在红外视野中外置可读温装置，利用差分的原理，将利用红外热像测量绝对温度，转化为测量被测对象与可读温装置的相对温度。同时对可读温装置内部结构进行设计，与以往的恒温装置相比不需要将温度控制在很高精度的温度点，而是充分利用铂电阻测温电路实现高精度接触温度测量的特点，只需将温度控制在铂电阻测量电路高精度测温区间内，然后获取可读温装置实时的高精度读数。这样综合起来，一方面利用红外测温方法快速、非接触的优点，一方面利用大范围控温更加准确方便，接触式温度传感器高精度测温，获得高精度的基准温度；再一方面利用差分方法最大化的消除环境温度、距离等影响红外测量准确性的因素，实现精确测量，最终满足红外测温快速性、非接触、精确性的要求。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的测温系统结构示意图；

图2为本发明实施例提供的测温系统的红外测温原理示意图；

图3为本发明实施例提供的测温系统的可读温装置的内部结构示意图；

图4为本发明实施例提供的测温系统的结构示意图二；

图5为本发明实施例提供的测温系统的测温方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供一种测温系统，如图1所示，该测温系统包括可读温装置和红外热像仪，其中红外热像仪以可读温装置的实时温度为基准来计算被测对象的实际温度。

具体地，可读温装置设置有辐射面和接触式温度传感器，通过接触式温度传感器可以实时测得可读温装置辐射面的温度值，红外热像仪包括双光谱摄像机和测温计算机，在测温时，可读温装置和被测对象均在热成像摄像机的测温范围内，可同时获取被测对象和可读温装置的红外成像温度，同时红外热像仪，可获取可读温装置辐射面的实时温度，然后根据差分原理来计算被测对象的实际温度。

如图2所示，为该测温系统的红外测温原理示意图。其中Td为被测对象的实际温度值，T0为可读温装置读取的辐射面实时温度，Td1为被测对象的红外成像显示温度，T01为可读温装置辐射面的红外成像显示温度,则被测对象的实际温度值的计算公式如下：

Td＝T0+(Td1-T01)

进一步地，Td1取被测对象的红外成像区域显示的最大温度值，T01取可读温装置辐射面在红外成像中的平均温度值。

如图3所示，为可读温装置的内部结构示意图。其中可读温装置内部设置有接触式温度传感器、温度控制器、制冷单元、加热单元和辐射面，其中接触式温度传感器为高精度的接触式温度传感器，其具有高精度测温区间，在该温度区间内，接触式温度传感器的测量精度可以达到±0.01摄氏度。温度控制器根据接触式温度传感器测得的辐射面的实时温度值来控制制冷单元和加热单元，当该温度值低于接触式温度传感器高精度测温区间的最小值时，温度控制器控制加热单元对辐射面进行加热；当实时温度值高于接触式温度传感器高精度测温区间的最大值时，温度控制器控制制冷单元对辐射面进行制冷，最终使得可读温装置辐射面的温度值控制在接触式温度传感器的高精度测温区间内，以实现对其高精度的实时温度测量。

进一步地，接触式温度传感器可以由铂电阻测温电路组成。其中各加热单元、制冷单元、辐射面、温度控制器和温度显示屏等部件均可以根据实际情况来确定，在此不做限定。

需要说明的是，红外热像仪普遍具有较高精度的热敏感度及0.1摄氏度的读数分辨率的特性，该测温系统通过测量可读温装置辐射面与被测对象的温度差值，然后通过读取可读温装置显示的辐射面实际温度，叠加红外热像仪测量所得差值，可最终获取被测对象的实际温度值。而可读温装置则采用了接触式温度传感器来测量温度，并通过显示屏显示其辐射面实时温度，经过温度控制器对可读温装置辐射面进行粗略范围内的温度控制，使其处于接触式温度传感器的高精度测温区间内，即可实现±0.01摄氏度的测温精度，其与当前恒温装置相比，不需要将温度控制在很高精度的温度点，而是充分利用接触式温度传感器可实现高精度接触式温度测量的特点，特别是铂电阻测温电路，将温度控制在其高精度测温区间内后，即可直接读取实时的高精度读数。然后将被测对象、可读温装置尽可能放到靠近的同一平面，即可通过差分的形式，消除环境温度、距离等红外测温造成的误差，使测温精度达到±0.1摄氏度，实现对高体温对象的快速准确筛查。

进一步地，红外热像仪上增设信息传输模块，通过信息传输的方式，获取所述可读温装置辐射面实时温度，其中可读温装置的辐射面实时温度传输给测温计算机的方式为射频通信、图像识别的至少一种。

具体地，可通过射频通信的方式获取可读温装置的实时温度。即在可读温装置和测温计算机上分别安装射频通信装置，则可读温装置辐射面的实时温度通过射频通信的方式实时回传给测温计算机，用于下一步计算。

具体地，可通过图像识别的方式直接在热成像画面中识别可读温装置辐射面的实时温度。即在可读温装置上安装数码显示管，实时显示其辐射面当前温度，测温计算机利用神经网络，通过目标检测和OCR识别方式，直接读取数码显示管上显示的实时温度用于下一步计算。该方法不需要增加通信部件，可读温装置在测温平面上可以任意移动位置，成本较低便于部署。

如图4所示，本发明实施例提供的测温系统的结构示意图二，即为通过可见光相机图像识别的方式获取可读温装置实时温度的结构示意图。该红外测温系统主要包括可读温装置和红外热像仪，其中红外热像仪包括双光谱摄像机和测温计算机。热成像摄像机和可见光摄像机通过双光相机固定结构进行固定，测温计算机包括实时画面显示装置。其具体工作方式为：测温计算机通过网络连接可见光摄像机与热成像摄像机，通过显示接口连接实时画面显示装置。可读温装置与被测对象位于上述热成像摄像机和可见光摄像机的摄像视野内。在测量时，在测温计算机上，通过可见光相机获取的可见光图像，识别被测对象的人脸区域与可读温装置区域，利用OCR识别可读温装置的实时温度信息。利用可见光图像中的人脸区域坐标与双光摄像机标定参数，获得人脸区域在红外图像中的坐标。计算上述红外坐标区域的最大温度值作为Td1，T01取可读温装置在红外成像中平均温度值，T0为OCR识别的可读温装置的温度值。最终，被测对象实际温度值Td可由T0，成像温度差(Td1-T01)以及测量距离，被测物体、可读温装置发射率计算得到。

需要说明的是，设定的Td1取被测对象区域在红外成像中的最大温度值，T01取可读温装置在红外成像中的平均温度，可进一步保证被测对象实际温度的最大值，最大程度筛选出高温对象，保证测温精确性和疫情防控安全性。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种测温方法，由于该测温方法解决问题的原理与前述一种测温系统相似，因此该测温方法的实施可以参考测温系统的实施，重复之处不再赘述。

如图5所示，为本发明提供的测温系统的测温方法的流程图，具体包括如下步骤：

步骤1、增设可读温装置，可读温装置设置有接触式温度传感器和辐射面，接触式温度传感器可测量可读温装置辐射面的实时温度值；

步骤2、红外热像仪上增设信息传输模块，通过信息传输的方式获取可读温装置的实时温度；

步骤3、红外热像仪以获取的可读温装置辐射面的实时温度值作为基准计算被测对象的实际温度。

本发明实施例提供的上述测温系统的测温方法中，首先增设可读温装置，该可读温装置可以实时反映其辐射面的实时温度值；然后在红外热像仪上增设信息传输模块，使得红外热像仪可以通过信息传输的方式获取可读温装置辐射面的实时温度；并以该获取的可读温装置辐射面的实时温度为基准，计算被测对象实际温度。其通过在可读温装置和红外热像仪之间设立的信息传输模块，获取可读温装置的实时温度，然后依照前述计算公式计算被测对象的实际温度。

具体的，其可以通过下述公式计算被测对象是实际温度：

Td＝T0+(Td1-T01)

其中，Td为被测对象的实际温度值，T0为可读温装置读取的辐射面实时温度，Td1为被测对象的红外成像显示温度，T01为可读温装置辐射面的红外成像显示温度。

需要说明的是，通过本发明实施例提供的测温系统的测温法中，利用差分原理，将利用红外热像测量被测对象的绝对温度，转化为测量被测对象与可读温装置的相对温度，最大化的消除环境温度、距离等影响红外测量准确性的因素，测量误差精度可达到红外热像仪的可读温度分辨率，而现有市面上大多数红外热像仪的可读温分辨率均为0.1摄氏度，即通过该方法满足测温快速性、非接触、精确性的要求，实现测量精度从±0.3摄氏度到±0.1摄氏度的提升。

进一步的，可读温度装置内部结构设置与前述测温系统中的可读温装置的结构相似，因此该可读温装置高精度实时温度获取的实施可以参考前述测温系统的实施，重复之处不再赘述。

进一步的，红外热像仪与可读温装置之间的信息传输方式可以为射频通信、图像识别中的至少一种。关于各种信息传输方式的具体传输方法可以参考前述实施例公开的相应内容，在此不做赘述。

综上，本发明实施例提供一种测温系统及其测温方法，该测温系统包括可读温装置和红外热像仪，其中可读温装置可实时反映其辐射面温度值，红外热像仪以可读温装置辐射面的实时温度为基准来计算被测对象的实际温度。其中红外热像仪获取可读温装置辐射面的实时温度的方式包括射频通信、图像识别等。本发明通过增加可读温装置，并在红外热像仪上增设信息传输模块，实现快速获取可读温装置辐射面的实时温度，而可读温装置则采用接触式温度传感器来测量温度，通过显示屏显示其辐射面实时温度，经过温度控制器对可读温装置辐射面进行粗略范围内的温度控制，使其处于接触式温度传感器的高精度测温区间内，即可实现±0.01摄氏度的测温精度，其与当前恒温装置相比，不需要将温度控制在很高精度的温度点，而是充分利用接触式温度传感器实现高精度接触式温度测量的特点，特别是铂电阻测温电路，将温度控制在其高精度测温区间内后，即可直接读取实时的高精度读数。然后利用差分原理，将利用红外热像测量被测对象的绝对温度，转化为测量被测对象与可读温装置辐射面的相对温度，最大化的消除环境温度、距离等影响红外测量准确性的因素，进而提高测温系统的测温精度。

最后需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用于将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者时还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种测温系统，其特征在于，所述测温系统包括可读温装置，红外热像仪；其中：

所述可读温装置设置有辐射面和接触式温度传感器；

所述接触式温度传感器用于测量所述辐射面实时温度值；

所述红外热像仪获取所述可读温装置辐射面的实时温度，并将获取的辐射面的实时温度作为基准计算被测对象的实际温度。

2.根据权利要求1所述的测温系统，其特征在于，所述可读温装置内部还设置有温度控制器、制冷单元和加热单元；

所述温度控制器根据所述可读温装置辐射面的温度值控制制冷单元和加热单元，使得所述可读温装置辐射面的温度值控制在所述接触式温度传感器的高精度测温区间内。

3.根据权利要求2所述的测温系统，其特征在于，所述可读温装置内部设置的接触式温度传感器为铂电阻测温电路。

4.根据权利要求1-3所述的测温系统，其特征在于，所述红外热像仪上增设信息传输模块，通过信息传输的方式，获取所述可读温装置辐射面实时温度，所述信息传输方式为射频通信、图像识别中的至少一种。

5.根据权利要求1-3所述的测温系统，其特征在于，所述红外热像仪包括双光谱摄像机和测温计算机，所述测温计算机上包含温度调整模块，所述温度调整模块以如下公式计算被测对象的实际温度：

Td＝T0+(Td1-T01)

其中，Td为被测对象实际温度值，T0为可读温装置读取的辐射面实时温度，Td1为被测对象的红外成像显示温度，T01为可读温装置辐射面的红外成像显示温度。

6.一种测温系统的测温方法，其特征在于，包括：

增设可读温装置，所述可读温装置设置有接触式温度传感器和辐射面，所述接触式温度传感器可测量可读温装置辐射面的实时温度值；

红外热像仪上增设信息传输模块，通过信息传输方式获取可读温装置辐射面的实时温度；

红外热像仪以获取的所述可读温装置辐射面的实时温度值作为基准计算被测对象的实际温度。

7.根据权利要求6所述的测温系统的测温方法，其特征在于，红外热像仪通过下述公式计算所述被测对象温度：

Td＝T0+(Td1-T01)

其中，Td为被测对象实际温度值，T0为可读温装置读取的辐射面实时温度，Td1为被测对象的红外成像显示温度，T01为可读温装置辐射面的红外成像显示温度。

8.根据权利要求7所述的测温系统的测温方法，其特征在于，

所述可读温装置内部设置有温度控制器、制冷单元和加热单元；

所述温度控制器根据接触式温度传感器测得的可读温装置辐射面的温度值控制制冷单元和加热单元工作，使得可读温装置辐射面的温度值控制在所述接触式温度传感器的高精度测温区间内。

9.根据权利要求8所述的测温系统的测温方法，其特征在于，所述可读温装置内部设置的接触式温度传感器为铂电阻测温电路。

10.根据权利要求6至9所述的测温系统的测温方法，其特征在于，所述红外热像仪读取所述可读温装置实时温度的信息传输方式包括射频通信、图像识别中的至少一种。

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