CN113375814A - 红外测温校准方法、装置、电子设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例公开了红外测温校准方法、装置、电子设备及存储介质，涉及红外测温领域。其中方法包括：获取黑体的监测温度和实际温度；其中，所述黑体的监测温度由红外热像仪监测；所述黑体为导热系数大于第一阈值并且被均匀加热的物体；计算所述监测温度和实际温度的差值；采用所述差值对所述红外热像仪进行校准。本申请实施例能够降低黑体的造价成本，并且提高测量结果的稳定性，从而提高红外测温校准方法的使用效果。
Description
技术领域
本申请涉及热成像领域，尤其涉及红外测温领域。
背景技术
红外热像仪通过采集、量化被测目标在其波段范围内的红外辐射能量， 对被测目标的温度进行测量。红外热像仪在长期使用过程中会受到多种因 素影响而造成误差，目前一般采用黑体来进行校准。黑体是一种理想化的 辐射体，它吸收所有波长的辐射能量，并且没有能量的反射和透过，其表 面的发射率为1。自然界中并不存在真正的黑体，对红外热像仪校准时采 用的黑体是表面发射率接近于1的物体。
实际使用中的黑体结合了热力学原理，其内部设置腔体，腔体结构复 杂；并且黑体的温度需要手动设置，且需要恒温，恒温电路需要不断反馈。 这些特点导致黑体的造价成本高，并且实际稳定性不好，从而造成目前红 外测温校准方法的使用效果较差。
发明内容
本申请实施例提出一种红外测温校准方法及装置，以解决上述技术问 题中的至少一项。
第一方面，本申请实施例提出一种红外测温校准方法，包括：
获取黑体的监测温度和实际温度；其中，所述黑体的监测温度由红外热 像仪监测；所述黑体为导热系数大于第一阈值并且被均匀加热的物体；
计算所述监测温度和实际温度的差值；
采用所述差值对所述红外热像仪进行校准。
本申请实施例采用导热系数大于第一阈值并且被均匀加热的物体作为黑 体，能够降低黑体的造价成本，并且提高测量结果的稳定性，从而提高红外 测温校准方法的使用效果。
在一种实施方式中，所述黑体的表面为发射率大于第二阈值并且导热 系数大于第三阈值的物体。
本申请实施例中，黑体的表面为发射率较高并且导热性能较好的材料， 能够防止黑体本身的低导热性导致测量不准确的问题。
在一种实施方式中，所述黑体的材料包括金属，所述金属包括铝或紫 铜。
本申请实施例采用金属作为黑体材料，金属导热性较好。特别地，采 用价格较低的铝作为黑体材料，可以降低黑体的造价。
在一种实施方式中，所述黑体的表面为石墨烯涂层或胶布。
在一种实施方式中，所述黑体的实际温度由内置于所述黑体的温度传 感器测量。
本申请实施例采用内置于所述黑体的温度传感器测量黑体的实际温度， 能够保证测量准确。
在一种实施方式中，采用恒压电源及电热丝对所述黑体进行加热。
采用电热丝对黑体进行加热，能够保证均匀加热，从而保证红外测温 校准的准确性。
第二方面，本申请实施例提出一种红外测温校准装置，包括：
获取模块，用于获取黑体的监测温度和实际温度；其中，所述黑体的监 测温度由红外热像仪监测；所述黑体为导热系数大于第一阈值并且被均匀加 热的物体；
计算模块，用于计算所述监测温度和实际温度的差值；
校准模块，用于采用所述差值对所述红外热像仪进行校准。
在一种实施方式中，所述黑体的表面为发射率大于第二阈值并且导热 系数大于第三阈值的物体。
在一种实施方式中，所述黑体的材料包括金属，所述金属包括铝或紫铜。
在一种实施方式中，所述黑体的表面包括石墨烯涂层或胶布。
在一种实施方式中，所述黑体的实际温度由内置于所述黑体的温度传 感器测量。
施方式中，采用恒压电源及电热丝对所述黑体进行加热。
第三方面，本申请实施例提出一种用于红外测温校准的黑体，所述黑体 为导热系数大于第一阈值并且被均匀加热的物体。
在一种实施方式中，所述黑体的表面为发射率大于第二阈值并且导热 系数大于第三阈值的物体。
在一种实施方式中，所述黑体的材料包括金属，所述金属包括铝或紫铜。
在一种实施方式中，所述黑体的表面包括石墨烯涂层或胶布。
第四方面，本申请实施例提出一种电子设备，包括：
至少一个处理器；以及
与至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理 器执行，以使至少一个处理器能够执行第一方面中任一项的方法。
第五方面，本申请实施例提出一种存储有计算机指令的非瞬时计算机 可读存储介质，计算机指令用于使计算机执行第一方面中任一的方法。
上述申请中的一个实施例具有如下优点或有益效果：本申请实施例能 够降低黑体的造价成本，并且提高测量结果的稳定性，从而提高红外测温 校准方法的使用效果。
上述可选方式所具有的其他效果将在下文中结合具体实施例加以说 明。
附图说明
附图用于更好地理解本方案，不构成对本申请的限定。其中：
图1为本申请实施例的一种红外测温校准方法实现流程图；
图2为本申请实施例的实现红外测温校准的整体系统示意图；
图3为本申请实施例的实现红外测温校准的整体系统中，黑体部分的 示意图；
图4为本申请实施例的一种红外测温校准装置结构示意图；
图5为用来实现本申请实施例的红外测温校准方法的电子设备的框图。
具体实施方式
以下结合附图对本申请的示范性实施例做出说明，其中包括本申请实 施例的各种细节以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本 领域普通技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例做出各种改变和 修改，而不会背离本申请的范围和精神。同样，为了清楚和简明，以下的 描述中省略了对公知功能和结构的描述。
本申请实施例提出一种红外测温校准方法，如图1为本申请实施例的一 种红外测温校准方法实现流程图，包括：
步骤S101：获取黑体的监测温度和实际温度；其中，该黑体的监测温度 由红外热像仪监测；该黑体为导热系数大于第一阈值并且被均匀加热的物体；
步骤S102：计算监测温度和实际温度的差值；
步骤S103：采用该差值对该红外热像仪进行校准。
可选地，上述黑体采用导热性能好的材料，例如金属材料，以保证能够 被均匀加热。本申请实施例选用导热系数大于第一阈值的黑体材料，例如厚 度为15毫米的铝块。导热系数是指在稳定传热条件下，1米厚的材料，两侧 表面的温差为1度(K，℃)，在一定时间内，通过1平方米面积传递的热 量，单位为瓦/米·度(W/(m·K)，此处为K可用℃代替。
本申请实施例可以设置上述第一阈值为200W/(m·K)。
本申请实施例在黑体的表面使用高发射率、高导热性的物质，防止由于 金属块本身的低发射率造成测量不准确的问题。
在一种可能的实施方式中，上述黑体的表面为发射率大于第二阈值并且 导热系数大于第三阈值的物体。
可选地，上述第二阈值为0.95，上述第三阈值为150W/(m·K)。
可选地，上述黑体的材料包括金属，该金属包括铝或紫铜。
其中，铝的导热系数为230W/(m·K)，紫铜的导热系数为386.4W/(m·K)。
在一种可能的实施方式中，黑体的表面为石墨烯涂层或胶布。可选地， 上述胶布可以选择3M#1500型号的胶布。
在一种可能的实施方式中，上述黑体的实际温度由内置于黑体的温度传 感器测量。具体可以选择PT热电阻传感器，并通过微控制单元(MCU， Microcontroller Unit)将实际温度回传给热像仪系统。热像仪系统一方面可以 监测到黑体的监测温度，一方面获取到实际的温度，通过二者差值，进行实 时补偿，保证每次监测到的温度数据都是和黑体参考过的。
可选地，本申请实施例可以采用恒压电源及电热丝对上述黑体进行加热。 加热到一定程度后，在外界环境不变的情况下，可保持铝块温度恒定。
图2为本申请实施例的实现红外测温校准的整体系统示意图。如图2所 示，该系统包括红外热像仪、黑体和计算系统。其中，黑体内部设置有温度 传感器，温度传感器测量黑体的实际温度，并通过MCU将黑体的实际温度 实时回传给计算系统。温度传感器测量的实际温度被认为是黑体的准确温度。 红外热像仪监测黑体的监测温度，并将监测温度提供给计算系统。计算系统 根据监测温度和实际温度的差值对红外热像仪进行校准。具体地，通过计算 差值，对物体/人体的监测温度进行实时补偿，保证每次监测到的物体/人体温 度数据都是参考黑体数据校正过的。
通过计算差值，对所获得每个像素点进行差值补偿，消除热像仪的温度 漂移问题。温度漂移就是指每个温度测温像素点都统一高于或者低某个温度。 出现温度漂移时，热像仪会出现例如每秒钟0.1度的温度升高，这个温度升 高是整体的(即每个像素)都升高。直到下一次挡板校准时，才会恢复一个 比较准确的值。挡板校准是热像仪通用的一个定时校准方法，大约每10分钟 一次。
图3为本申请实施例的实现红外测温校准的整体系统中，黑体部分的示 意图。如图3所示，本申请实施例的黑体材料采用金属块，黑体外部采用高 发射率涂料。并在黑体外部设置可加热的电热丝，由恒压电源加热电热丝， 实现对黑体的加热。黑体内部设置有温度传感器，温度传感器测量黑体的实 际温度，采用MCU将实际温度回传至计算系统，MCU可以通过WIFI、串 口、蓝牙等方式传输黑体的实际温度。
本申请实施例还提出一种红外测温校准装置，图4为本申请实施例的一 种红外测温校准装置结构示意图，包括：
获取模块401，用于获取黑体的监测温度和实际温度；其中，所述黑体 的监测温度由红外热像仪监测；所述黑体为导热系数大于第一阈值并且被均 匀加热的物体；
计算模块402，用于计算所述监测温度和实际温度的差值；
校准模块403，用于采用所述差值对所述红外热像仪进行校准。
可选地，黑体的表面为发射率大于第二阈值并且导热系数大于第三阈值 的物体。
可选地，黑体的材料包括金属，该金属包括铝或紫铜。
在一种可能的实施方式中，黑体的表面为石墨烯涂层或胶布。
可选地，黑体的实际温度由内置于所述黑体的温度传感器测量。
在一种可能的实施方式中，采用恒压电源及电热丝对所述黑体进行加热。
本申请实施例还提出一种用于红外测温校准的黑体，该黑体为导热系数 大于第一阈值并且被均匀加热的物体。
在一种可能的实施方式中，上述黑体的表面为发射率大于第二阈值并且 导热系数大于第三阈值的物体。
可选地，上述黑体的材料为金属，该金属包括铝或紫铜。
在一种可能的实施方式中，黑体的表面为石墨烯涂层或胶布。
本申请实施例提出的黑体的技术指标如下表1：
| 温度范围 | 20℃～50℃ |
| 发热板面积 | 边长为80毫米的正方形 |
| 温度精确度 | ±0.1℃/小时 |
| 温度分辨率 | 0.05℃ |
| 温度精确度 | ±0.20％(满量程) |
| 有效发射率 | 0.97 |
表1
综上可见，本申请实施例提出的红外测温校准方法、装置及黑体，采用 基于恒温铝块黑体的红外测温校准技术，选材为成本较低金属铝，由于其热 稳定性较好，通过红外热像仪观测到铝的温度与传感器检测实际铝的温度， 计算观测温度偏差，在实际应用中来校准红外热像仪因环境温度改变而检测 物体/人体温度偏差的问题。本申请实施例还可以采用紫铜作为黑体材料。本 申请实施例能够解决目前市场黑体造价成本高且准确率不够理想的问题，能 够应用在对温度检测要求极高的场景，如人体体温检测场景。涉及诸如公共 场合疫情防控体温检测等领域。
本申请实施例各装置中的各模块的功能可以参见上述方法中的对应 描述，在此不再赘述。
根据本申请的实施例，本申请还提供了一种电子设备和一种可读存储 介质。
如图5所示，是根据本申请实施例的红外测温校准方法的电子设备的 框图。电子设备旨在表示各种形式的数字计算机，诸如，膝上型计算机、 台式计算机、工作台、个人数字助理、服务器、刀片式服务器、大型计算 机、和其它适合的计算机。电子设备还可以表示各种形式的移动装置，诸 如，个人数字处理、蜂窝电话、智能电话、可穿戴设备和其它类似的计算 装置。本文所示的部件、它们的连接和关系、以及它们的功能仅仅作为示 例，并且不意在限制本文中描述的和/或者要求的本申请的实现。
如图5所示，该电子设备包括：一个或多个处理器501、存储器502， 以及用于连接各部件的接口，包括高速接口和低速接口。各个部件利用不 同的总线互相连接，并且可以被安装在公共主板上或者根据需要以其它方 式安装。处理器可以对在电子设备内执行的指令进行处理，包括存储在存 储器中或者存储器上以在外部输入/输出装置(诸如，耦合至接口的显示设 备)上显示图形用户界面(Graphical User Interface，GUI)的图形信息的指令。在其它实施方式中，若需要，可以将多个处理器和/或多条总线与多 个存储器和多个存储器一起使用。同样，可以连接多个电子设备，各个设 备提供部分必要的操作(例如，作为服务器阵列、一组刀片式服务器、或 者多处理器系统)。图5中以一个处理器501为例。
存储器502即为本申请所提供的非瞬时计算机可读存储介质。其中， 存储器存储有可由至少一个处理器执行的指令，以使至少一个处理器执行 本申请所提供的红外测温校准方法。本申请的非瞬时计算机可读存储介质 存储计算机指令，该计算机指令用于使计算机执行本申请所提供的红外测 温校准方法。
存储器502作为一种非瞬时计算机可读存储介质，可用于存储非瞬时 软件程序、非瞬时计算机可执行程序以及模块，如本申请实施例中的红外 测温校准方法对应的程序指令/模块。处理器501通过运行存储在存储器 502中的非瞬时软件程序、指令以及模块，从而执行服务器的各种功能应 用以及数据处理，即实现上述方法实施例中的红外测温校准方法。
存储器502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；存储数据区可存储根据 红外测温校准的电子设备的使用所创建的数据等。此外，存储器502可以 包括高速随机存取存储器，还可以包括非瞬时存储器，例如至少一个磁盘 存储器件、闪存器件、或其他非瞬时固态存储器件。在一些实施例中，存 储器502可选包括相对于处理器501远程设置的存储器，这些远程存储器 可以通过网络连接红外测温校准的电子设备。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。
红外测温校准方法的电子设备还可以包括：输入装置503和输出装置 504。处理器501、存储器502、输入装置503和输出装置504可以通过总 线或者其他方式连接，图5中以通过总线连接为例。
输入装置503可接收输入的数字或字符信息，以及产生与红外测温校 准的电子设备的用户设置以及功能控制有关的键信号输入，例如触摸屏、 小键盘、鼠标、轨迹板、触摸板、指示杆、一个或者多个鼠标按钮、轨迹 球、操纵杆等输入装置。输出装置504可以包括显示设备、辅助照明装置 (例如，LED)和触觉反馈装置(例如，振动电机)等。该显示设备可以包括但不限于，液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)、发光二极管 (LightEmitting Diode，LED)显示器和等离子体显示器。在一些实施方 式中，显示设备可以是触摸屏。
此处描述的系统和技术的各种实施方式可以在数字电子电路系统、集 成电路系统、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuits，ASIC)、 计算机硬件、固件、软件、和/或它们的组合中实现。这些各种实施方式可 以包括：实施在一个或者多个计算机程序中，该一个或者多个计算机程序 可在包括至少一个可编程处理器的可编程系统上执行和/或解释，该可编程 处理器可以是专用或者通用可编程处理器，可以从存储系统、至少一个输 入装置、和至少一个输出装置接收数据和指令，并且将数据和指令传输至 该存储系统、该至少一个输入装置、和该至少一个输出装置。
这些计算程序(也称作程序、软件、软件应用、或者代码)包括可编 程处理器的机器指令，并且可以利用高级过程和/或面向对象的编程语言、 和/或汇编/机器语言来实施这些计算程序。如本文使用的，术语“机器可读 介质”和“计算机可读介质”指的是用于将机器指令和/或数据提供给可编程 处理器的任何计算机程序产品、设备、和/或装置(例如，磁盘、光盘、存 储器、可编程逻辑装置(programmable logic device，PLD))，包括，接 收作为机器可读信号的机器指令的机器可读介质。术语“机器可读信号”指 的是用于将机器指令和/或数据提供给可编程处理器的任何信号。
为了提供与用户的交互，可以在计算机上实施此处描述的系统和技术， 该计算机具有：用于向用户显示信息的显示装置(例如，CRT(Cathode Ray Tube，阴极射线管)或者LCD(液晶显示器)监视器)；以及键盘和指向 装置(例如，鼠标或者轨迹球)，用户可以通过该键盘和该指向装置来将 输入提供给计算机。其它种类的装置还可以用于提供与用户的交互；例如， 提供给用户的反馈可以是任何形式的传感反馈(例如，视觉反馈、听觉反 馈、或者触觉反馈)；并且可以用任何形式(包括声输入、语音输入或者、 触觉输入)来接收来自用户的输入。
可以将此处描述的系统和技术实施在包括后台部件的计算系统(例如， 作为数据服务器)、或者包括中间件部件的计算系统(例如，应用服务器)、 或者包括前端部件的计算系统(例如，具有图形用户界面或者网络浏览器 的用户计算机，用户可以通过该图形用户界面或者该网络浏览器来与此处 描述的系统和技术的实施方式交互)、或者包括这种后台部件、中间件部 件、或者前端部件的任何组合的计算系统中。可以通过任何形式或者介质的数字数据通信(例如，通信网络)来将系统的部件相互连接。通信网络 的示例包括：局域网(Local Area Network，LAN)、广域网(Wide Area Network，WAN)和互联网。
计算机系统可以包括客户端和服务器。客户端和服务器一般远离彼此 并且通常通过通信网络进行交互。通过在相应的计算机上运行并且彼此具 有客户端-服务器关系的计算机程序来产生客户端和服务器的关系。
应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或 删除步骤。例如，本申请中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执 行也可以不同的次序执行，只要能够实现本申请公开的技术方案所期望的 结果，本文在此不进行限制。
上述具体实施方式，并不构成对本申请保护范围的限制。本领域技术 人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、 子组合和替代。任何在本申请的精神和原则之内所作的修改、等同替换和 改进等，均应包含在本申请保护范围之内。
Claims (18)
1.一种红外测温校准方法，其特征在于，包括：
获取黑体的监测温度和实际温度；其中，所述黑体的监测温度由红外热像仪监测；所述黑体为导热系数大于第一阈值并且被均匀加热的物体；
计算所述监测温度和实际温度的差值；
采用所述差值对所述红外热像仪进行校准。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述黑体的表面为发射率大于第二阈值并且导热系数大于第三阈值的物体。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述黑体的材料包括金属，所述金属包括铝或紫铜。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述黑体的表面包括石墨烯涂层或胶布。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述黑体的实际温度由内置于所述黑体的温度传感器测量。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，采用恒压电源及电热丝对所述黑体进行加热。
7.一种红外测温校准装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取黑体的监测温度和实际温度；其中，所述黑体的监测温度由红外热像仪监测；所述黑体为导热系数大于第一阈值并且被均匀加热的物体；
计算模块，用于计算所述监测温度和实际温度的差值；
校准模块，用于采用所述差值对所述红外热像仪进行校准。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述黑体的表面为发射率大于第二阈值并且导热系数大于第三阈值的物体。
9.根据权利要求7或8所述的装置，其特征在于，所述黑体的材料包括金属，所述金属包括铝或紫铜。
10.根据权利要求7或8所述的装置，其特征在于，所述黑体的表面包括石墨烯涂层或胶布。
11.根据权利要求7或8所述的装置，其特征在于，所述黑体的实际温度由内置于所述黑体的温度传感器测量。
12.根据权利要求7或8所述的装置，其特征在于，采用恒压电源及电热丝对所述黑体进行加热。
13.一种用于红外测温校准的黑体，其特征在于，所述黑体为导热系数大于第一阈值并且被均匀加热的物体。
14.根据权利要求13所述的黑体，其特征在于，所述黑体的表面为发射率大于第二阈值并且导热系数大于第三阈值的物体。
15.根据权利要求13或14所述的黑体，其特征在于，所述黑体的材料包括金属，所述金属包括铝或紫铜。
16.根据权利要求13或14所述的黑体，其特征在于，所述黑体的表面包括石墨烯涂层或胶布。
17.一种电子设备，其特征在于，包括：
至少一个处理器；以及
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1-6中任一项所述的方法。
18.一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机指令用于使所述计算机执行权利要求1-6中任一项所述的方法。
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