CN112964372A - 一种新型红外测温装置及测温方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种新型红外测温装置及测温方法，具体涉及红外测温技术领域。其装置包括信号处理单元用于将接收到的红外辐射信息及数字信号值并根据预先建立的降噪数字信号值与温度值建立映射关系输出被测目标对应的温度值至显示输出单元；其中信号处理单元还包括环境温度监测模块用于获取环境温度信息；信息处理模块用于对环境温度信息进行计算得到环境温度波动系数，基于环境温度波动系数判断环境温度波动系数是否满足预设环境温度系数，若满足则输出环境温度波动系数对应的温度值。通过在信号处理单元中设置环境温度监测模块和信息处理模块从而实现简化红外测温装置结构，利用信息处理单元对环境温度信息进行校正计算以提高测温精度。
Description
技术领域
本发明涉及红外测温技术领域，特别是涉及一种新型红外测温装置及测温方法。
背景技术
在现有技术中，在实施红外测温时大都采用参考黑体的方案进行体温检测，但由于黑体与红外测温热像仪需要固定位置摆放，且占据较大空间、其所测量数值也容易因为环境因素产生漂移。
详见中国专利一种红外热成像测温方法及装置，CN202011156105.8，其使用参考体、温度传感器和温度测量仪代替现有红外热成像测温装置中的黑体辐射源，利用高精度温度传感器和温度测量仪测量参考体温度，并将参考体表面的实际温度传递给数据处理器，对红外热成像测温装置实时进行校正，来解决现有技术中所存在的这些问题，但该方案同时也需要额外设备及通讯设备，其方案较为复杂，其硬件成本较高。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种新型红外测温传感测温装置及测温方法，以解决在现有技术中红外测温装置中结构复杂的问题。
根据第一方面，本发明实施例提供了一种新型红外测温装置，包括光学系统、探测器、信号处理单元及显示输出单元，其中，探测器用于将接收到的红外辐射信息及数字信号值，并根据预先建立的降噪数字信号值与温度值建立映射关系，输出所述被测目标对应的温度值至显示输出单元；其中，所述探测器还包括：环境温度监测模块，用于获取环境温度信息；信息处理模块，用于对环境温度信息进行计算得到环境温度波动系数，基于所述环境温度波动系数判断所述环境温度波动系数是否满足预设环境温度系数，若满足，则输出所述环境温度波动系数对应的温度值，若不满足，则需要重新测量环境温度信息。
结合第一方面，在第一方面第一实施方式中，所述探测器包括：红外图像传感器，其红外图像传感器具有带通光线滤波片，所述带通光线滤波片设置在光学系统与红外图像传感器之间，所述带通光线滤波片用于过滤除红外线以外的光线。
结合第一方面第一实施方式，在第一方面第二实施方式中，所述的带通光线滤波片包括：偏光滤波片，所述偏光滤波片设置在光学系统中光学镜头与红外图像传感器之间，所述偏光滤波片用于以偏振光做为检测光源。
结合第一方面第二实施方式，在第一方面第三实施方式中，所述偏光滤波片至少设置有2片，其相互设置的偏光滤波片之间相互垂直，用于对同一目标进行正交测量获得正交图像。
结合第一方面第三实施方式，在第一方面第四实施方式中，所述偏光滤波片，用于根据所述正交图像生成图像相似度系数，确定出温度校正的第二校正系数。
根据第二方面，本发明实施例提供了一种新型红外测温方法，其方法包括：在测温装置启动后，进行设备自检，并对环境温度进行预识别得到预识别环境温度信息，基于所述预识别环境温度信息与数据中心通讯，获取所述数据中心预设的校核温度信息；当环境温度监测模块测量获得环境温度信息后，将所述环境温度信息发送至信息处理模块，所述信息处理模块对接收到的环境温度信息采用阈值法进行分析和处理，得到环境温度数据；预设间隔时间，获取至少2个所述环境温度数据，并对所述环境温度数据进行积分运算，取平均值后得到环境温度的波动系数；将所述环境温度的波动系数与所述数据中心预设的信息进行匹配；若所述环境温度的波动系数与所述数据中心预设的信息匹配成功，则根据所述环境温度的波动系数确定出第一校正系数；若所述环境温度的波动系数与所述数据中心预设的信息匹配不成功，则需要重新读取环境温度数据，基于所述重新读取环境温度数据确定第二校正系数；基于所述第一校正系数或所述第二校正系数对测温数据进行校正，输出实际温度数据，将所述实际测定温度数据发送至显示输出单元进行显示。
结合第二方面，在第二方面第一实施方式中，所述数据中心包括：云端数据库，用于记录实时区域温度及气象数据，为测温装置提供参考数据。
结合第二方面，在第二方面第二实施方式中，所述的环境温度数据采用的阈值法包括实时动态数值监测。
根据第三方面，本发明实施例提供了一种电子设备，包括：存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，从而执行第二方面或者第二方面的任意一种实施方式中所述的新型红外测温方法。
根据第四方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行第一方面或者第一方面的任意一种实施方式中所述的新型红外测温方法。
本发明实施例提供的新型红外测温装置及方法具有以下优点：
1.通过在探测器中设置环境温度监测模块和信息处理模块从而实现简化红外测温装置结构，利用信息处理单元对环境温度信息进行校正计算以提高测温精度；
2.利用探测器中环境温度监测模块和信息处理模块，避免使用黑体辐射源，降低了红外热成像测温装置的成本；
3.通过在探测器中设置信息处理模块，预设环境、温度等信息有效解决红外测温设备受环境温度以及环境光线对温度的影响；
4.通过计算环境温度的波动系数，并基于环境温度的波动系数确定出第一校正系数和第二校正系数，根据第一校正系数，和/或，第二校正系数，解决红外测温温度漂移、开机测温稳定时间长等问题。
附图说明
通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：
图1为本发明所提出的新型红外测温装置的结构示意图；
图2为本发明所提出的新型红外测温装置中带通光线滤波片的结构示意图；
图3为本发明所提出的新型红外测温方法实施流程图；
图4为根据本发明实施例提供的一种电子设备的结构框图。
附图标记
1-光学系统；2-探测器；21-环境温度监测模块；22-信息处理模块；3-信号处理单元；4-显示输出单元；5-光学镜头；6-红外图像传感器；61-偏光滤波片；71-处理器；72-存储器。
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、完整地描述，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，本领域技术人员在没有作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。
另外需要说明，一切温度高于绝对零度的物体都在不停地向周围空间发出红外辐射能量。物体的红外辐射能量的大小及其按波长的分布——与它的表面温度有着十分密切的关系。因此，通过对物体自身辐射的红外能量的测量，便能准确地测定它的表面温度，这是红外辐射测温所依据的客观基础。
本实施例公开了一种新型红外测温装置，以及与该装置相关联的方法，整个红外测温装置包括光学系统1、探测器2、信号处理单元3及显示输出单元4等部件组成，如图1所示，探测器2用于将接收到的红外辐射信息及数字信号值，并根据预先建立的降噪数字信号值与温度值之间的映射关系，输出所述被测目标对应的温度值至显示输入部分，是本系统的核心部件。其中，探测器2的关键器件红外图像传感器6，是采用逐点分析的方式，即把物体一个局部区域的热辐射聚焦在单个探测器上，热辐射是通过光学镜头传播到红外传感器表面的，并通过已知物体的发射率，将辐射功率转化为温度。由于被检测的目标、测量范围和使用场合不同，红外测温仪的外观设计和内部结构不尽相同，但基本结构大体相似，主要包括光学镜头、红外传感器、及信息处理单元组成，在本实施例中没有提及显示输出等部分组成，因为是常见的现有技术，在本发明没有特别之外。
而对于辐射体即目标发出的红外辐射，进入光学镜头，由红外传感器转变成为相应的电信号，这个电信号就可以转换为数字信号值，该信号值经过放大器和信号处理电路，并按照仪器内的算法和目标发射率校正后转变为被测目标的温度值。也就是说，最终的实际温度值是通过以下公式计算得到：
其中，T0为实际测定温度，Ta为环境温度，Ka为环境温度校正系数，V为红外传感器测定数值，S为红外传感器测定时间；B为温度传感器的校正系数，另外，温度传感器的校正系数可以通过查找数据手册获得，环境温度校正系数需要在温度测定前进行设置。有上式可知，红外传感器测定数值V可根据实际情况进行控制，而环境温度Ta是由环境决定，因此需要加入环境温度校正系统Ka保证校准数据的准确性。
为此，在本实施例所述的探测器中设置了环境温度监测模块21，可以获取环境温度信息；信息处理模块22，可用于对于环境温度信息进行计算得到环境温度波动系数，基于所述环境温度波动系数判断所述环境温度波动系数是否满足预设环境温度系数，若满足，则输出所述环境温度波动系数对应的温度值，若不满足，则需要重新测量环境温度信息。
具体的，如图1所示，本发明实施例提供的一种新型红外测温装置，包括光学系统1、信号处理单元3及显示输出单元4，其中，探测器2用于将接收到的红外辐射信息及数字信号值，并根据预先建立的降噪数字信号值与温度值建立映射关系，输出所述被测目标对应的温度值至显示输出单元4；其中，所述探测器2还包括：环境温度监测模块21，用于获取环境温度信息；信息处理模块22，用于对环境温度信息进行计算得到环境温度波动系数，基于所述环境温度波动系数判断所述环境温度波动系数是否满足预设环境温度系数，若满足，则输出所述环境温度波动系数对应的温度值，若不满足，则需要重新测量环境温度信息。
在本实施例中通过在探测器2中设置环境温度监测模块21和信息处理模块22从而实现简化红外测温装置结构，利用信息处理单元对环境温度信息进行校正计算以提高测温精度。
可选的，探测器还包含红外图像传感器6，为了获得更清晰的图像，就需要对基于光线的图像进行处理，也就是针对形成图像的光线进行修正或校正，因此，在本实施例中红外图像传感器6配备有带通光线滤波片2，该滤波片2设置在光学镜头5与红外图像传感器6之间。
可选的，该红外图像传感器6中的滤光片采用带通波长为860nm的带通滤光片，波长为860nm的带通滤光片可以获得很好的近红外图像，以使得新型红外测温装置的抗干扰能力会大大增强，该滤波片设置在光学镜头5与红外图像传感器6之间，可以过滤除红外线以外的大多数光线。
可选的，本法实施例提供的新型红外测温装置，为了获得更好的效果，特别是在雪霾等不良天气环境中，或是对于对红外测量要求更精准的用户，还可以采用更精细的偏光滤波片61，如图2所示，该滤波片设置在光学镜头5与红外图像传感器6之间，可以以偏振光做为检测光源。由于偏振光可以吸收允许从水体或道路上反射出的眩光，以及减少光泽表面(如植被，汗水，水面，玻璃)的反射，同时允许自然的颜色和微小细节通过，例如：从窗户到黑暗的内部的反射可以大大减少，其允许它被透视，这样可以提高成像的质量及成像效果。
通过使用偏振滤光片，将其放置在正确的方向以滤除偏振分量，具体可以利用偏振滤光片获得更好的对比图片，特别是形成一个对比组的图像，或称为图像组，并通过调速电机带动每两个一组，并且相互正交的偏振光片采集所需图像。可选的，红外图像传感器周期性获得相互正交的图像信息。同时在不同的组之间，只有干扰最小的一组的图像信息才是最接近真实数据的信息，因此，可以以同组正交图像之间的相似性来表示图像的被干扰特征，并且是相似性越好则被干扰的程度越小，在这里我们可以以Ka2来表示。
可选的，偏光滤波片至少具有相互垂直的两片，可以对同一目标进行正交测量，以及基于此测量所生成的正交图像；根据正交图像生成图像相似度系数，并以此做为基于环境光线对温度校正的第二系数Ka2。
可选的，在本实施例提供的一种新型红外测温装置中，其光学系统还连接有调制单元，其调制单元可以包括调制电机，用于调制光学系统中偏振片，保证采集数据的准确减少其外界条件的干扰。
在本实施例中提供一种新型红外测温方法，如图3所示，具体实施步骤，包括：
S1，在测温装置启动后，进行设备自检，并对环境温度进行预识别得到预识别环境温度信息，基于预识别环境温度信息与数据中心通讯，获取数据中心预设的校核温度信息；
在本实施例中，设备自检可以是当测温装置启动后进行预设参数检测，当各项预设参数满足条件时，进行检测环境的温度进行检测，得到预检测的环境温度数据。
S2，当环境温度监测模块测量获得环境温度信息后，将环境温度信息发送至信息处理模块，信息处理模块对接收到的环境温度信息采用阈值法进行分析和处理，得到环境温度数据；
S3，预设间隔时间，获取至少2个环境温度数据，并对环境温度数据进行积分运算，取平均值后得到环境温度的波动系数；
S4，将环境温度的波动系数与数据中心预设的信息进行匹配；
S5，若环境温度的波动系数与数据中心预设的信息匹配成功，则根据环境温度的波动系数确定出第一校正系数；
S6，若环境温度的波动系数与数据中心预设的信息匹配不成功，则需要重新读取环境温度数据，基于重新读取环境温度数据确定第二校正系数；
S7，基于第一校正系数或第二校正系数对测温数据进行校正，输出实际测定温度数据，将实际温度数据发送至显示输出单元进行显示。
该方法的数字信号是由红外传感器3获得的，红外热像仪是利用红外探测器和光学成像物镜接收被测目标的红外辐射能量分布图形反映到红外探测器的光敏元件上，从而获得红外热像图，这种热像图与物体表面的热分布场相对应。通俗地讲红外热像仪就是将物体发出的不可见红外能量转变为可见的热图像。热图像的上面的不同颜色代表被测物体的不同温度。
之后依据上述的校正算法，实施温度校正。将所接收到的红外辐射信息及数字信号值，根据预先建立的降噪数字信号值与温度值之间的映射关系，以及对于图像信息的滤波纠正，输出所述被测目标对应的温度值，使得测得数据更精准，所配套的系统也简单可靠。
另外，在本实施例中，还可以包括：所述数据中心为云端数据库，具有实时的区域的温度及气象数据及数据，以做为本地设备端的参考数据；也就是说，可以获得当地气象部门的环境数据做为参考，为偏离过大的数据做校正。
在这里所产生的第一校正系数Ka1或第二校正系统Ka2可以组合或是选择使用，对测温数据进行校正，先获得环境温度校正系数Ka之后根据Ka，计算获得实际测定稿温度T0；如果组合使用，可以以下式来计算：
Ka＝(Ka1+Ka2)/2。
可选的，在对前面所述的环境温度数据采用阈值法，具体还可以使用实时动态数值法，例如采用当地实时天气预报的正负3度，以形成一个真正动态的阈值数据库。
本发明实施例还提供了一种电子设备，如图4所示，该电子设备可以包括处理器71和存储器72，其中处理器71和存储器72可以通过总线或者其他方式连接，图4中以通过总线连接为例。
处理器71可以为中央处理器(Central Processing Unit，CPU)。处理器71还可以为其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等芯片，或者上述各类芯片的组合。
存储器72作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序、非暂态计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中新型红外测温方法所对应的装置。处理器71通过运行存储在存储器72中的非暂态软件程序、指令以及模块，从而执行处理器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例中的新型红外测温方法。
存储器72可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储处理器71所创建的数据等。此外，存储器72可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施例中，存储器72可选包括相对于处理器71远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至处理器71。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
所述一个或者多个模块存储在所述存储器72中，当被所述处理器71执行时，执行如图3所示实施例中的新型红外测温方法。
上述电子设备具体细节可以对应参阅图1至图3所示的实施例中对应的相关描述和效果进行理解，此处不再赘述。
本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)、随机存储记忆体(Random AccessMemory，RAM)、快闪存储器(Flash Memory)、硬盘(Hard Disk Drive，缩写：HDD)或固态硬盘(Solid-State Drive，SSD)等；所述存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。
虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。
Claims (10)
1.一种新型红外测温装置，包括光学系统、信号处理单元及显示输出单元，其特征在于：探测器用于将接收到的红外辐射信息及数字信号值，并根据预先建立的降噪数字信号值与温度值建立映射关系，输出被测目标对应的温度值至显示输出单元；
其中，所述探测器还包括：
环境温度监测模块，用于获取环境温度信息；
信息处理模块，用于对环境温度信息进行计算得到环境温度波动系数，基于所述环境温度波动系数判断所述环境温度波动系数是否满足预设环境温度系数，若满足，则输出所述环境温度波动系数对应的温度值，若不满足，则需要重新测量环境温度信息。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述探测器包括：
红外图像传感器，其红外图像传感器具有带通光线滤波片，所述带通光线滤波片设置在光学系统与红外图像传感器之间，所述带通光线滤波片用于过滤除红外线以外的光线。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述的带通光线滤波片包括：偏光滤波片，所述偏光滤波片设置在光学系统中光学镜头与红外图像传感器之间，所述偏光滤波片用于以偏振光做为检测光源。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述偏光滤波片至少设置有2片，其相互设置的偏光滤波片之间相互垂直，用于对同一目标进行正交测量获得正交图像。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述偏光滤波片，用于根据所述正交图像生成图像相似度系数，确定出温度校正的第二校正系数。
6.一种新型红外测温方法，其特征在于，包括：
在测温装置启动后，进行设备自检，并对环境温度进行预识别得到预识别环境温度信息，基于所述预识别环境温度信息与数据中心通讯，获取所述数据中心预设的校核温度信息；
当环境温度监测模块测量获得环境温度信息后，将所述环境温度信息发送至信息处理模块，所述信息处理模块对接收到的环境温度信息采用阈值法进行分析和处理，得到环境温度数据；
预设间隔时间，获取至少2个所述环境温度数据，并对所述环境温度数据进行积分运算，取平均值后得到环境温度的波动系数；
将所述环境温度的波动系数与所述数据中心预设的信息进行匹配；
若所述环境温度的波动系数与所述数据中心预设的信息匹配成功，则根据所述环境温度的波动系数确定出第一校正系数；
若所述环境温度的波动系数与所述数据中心预设的信息匹配不成功，则需要重新读取环境温度数据，基于所述重新读取环境温度数据确定第二校正系数；
基于所述第一校正系数或所述第二校正系数对测温数据进行校正，输出实际测定温度数据，将所述实际测定温度数据发送至显示输出单元进行显示。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述数据中心包括：云端数据库，用于记录实时区域温度及气象数据，为测温装置提供参考数据。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述的环境温度数据采用的阈值法包括实时动态数值监测。
9.一种电子设备，其特征在于，包括：
存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，从而执行权利要求6-8中任一项所述的新型红外测温方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行权利要求6-8中任一项所述的新型红外测温方法。
Priority Applications (1)
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