CN113418616A - 一种额温枪的测温电路及其测温方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种额温枪的测温电路，包括MCU模块和红外温度传感器，其特征是：还包括与MCU模块连接的红外热成像模块、按键模块、晶振电路、内存模块、蜂鸣器、显示屏和电源管理模块，所述红外温度传感器通过信号放大电路与MCU模块连接。该测温电路通过两种测温方式相结合，可以克服红外温度传感器单点测温易漏检高温区的缺陷，并克服了红外热图像识别速度较慢的缺陷。通过双重检测和判断，使测温电路自动捕获目标部位的最高温度值，无需使用者判断高温部位，不会增加使用难度，还能保证测温电路的测温速度。

Description

一种额温枪的测温电路及其测温方法
技术领域
本发明涉及测温技术领域，更具体地说，它涉及一种额温枪的测温电路及其测温方法。
背景技术
人体正常体温平均在36～37℃之间，超出37.1℃就是发热，37.3-38℃是低烧，38.1-40℃是高烧，40℃以上随时有生命危险。额温枪使用非常简单、方便，不需接触人体皮肤，避免交叉感染，一键测温，适合家庭用户、宾馆、图书馆、大型企事业单位，也可以用于医院、学校、海关、机场等综合性场所，还可以提供给医务人员在诊所使用。
实际上，人的额头和腕部的温度分布是不均匀的，也就是说额头和腕部区域有些部位的温度较高，有些部位的温度较低。而现有的额温枪都是通过红外传感器来探测温度的，红外传感器只能对单点测温，使用者并不知道被测人员的额头或腕部区域内哪些部位温度较高，因此在实际使用的过程中使用者有时候可能会将额温枪对准温度较低的部位，造成测出的温度不能反应被测人员的真实体温，使额温枪容易出现漏报警的情况，即被测人员的实际体温超过了正常值，而额温枪未报警的情况，尤其是当被测人员的体温比较接近各个温度范围的临界值时，更容易出现上述情况。
在疫情期间，更是应该尽力避免上述情况的发生，严防出现“漏网之鱼”。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种额温枪的测温电路及其测温方法，能够避免因使用者未对准被测人员的额头或腕部目的高温部位，而造成漏报警的情况。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种额温枪的测温电路，包括MCU模块和红外温度传感器，还包括与MCU模块连接的红外热成像模块、按键模块、晶振电路、内存模块、蜂鸣器、显示屏和电源管理模块，所述红外温度传感器通过信号放大电路与MCU模块连接，所述红外热成像模块用于拍摄目标部位的红外热图像并将图像数据传输至MCU模块，所述红外温度传感器用于检测目标部位的温度值并将温度值反馈至MCU模块，所述MCU模块用于对红外图像数据进行处理以获得图像区域内所对应的最高温度值，并将所述最高温度值与红外温度传感器检测到的温度值进行比较，判断出较大的温度值并以该值作为结果输出。
作为优选方案：还包括与MCU模块连接的距离检测模块，所述距离检测模块用于探测目标部位的距离并将距离值反馈至MCU模块，所述MCU模块将检测到的距离值与预设的第一距离值和第二距离值进行比较，其中第一距离值大于第二距离值，当检测到的距离值达到第一距离值时MCU模块控制红外热成像模块拍摄目标部位的图像，当检测到的距离值达到第二距离值时MCU模块控制红外温度传感器检测目标区域的温度值。
作为优选方案：还包括与MCU模块连接的通信模块。
作为优选方案：所述通信模块为蓝牙模块或/和WIFI模块。
作为优选方案：还包括与MCU模块连接的振动马达。
一种额温枪的测温方法，包括以下步骤：
S1、利用红外热成像模块拍摄目标部位的红外热成像图，并通过红外温度传感器检测目标区域的温度值T1；
S2、对红外热成像图进行处理，识别出图像内最亮的区域，并找出最亮区域的亮度值与目标区域的温度的对应关系，输出对应的温度值T2；
S3、将图像中最亮区域对应的温度值T2与检测到的温度值T1进行比较，若T1>T2，则将T1作为最终确定的温度值，若T2>T1，则将T2作为最终确定的温度值。
作为优选方案：在S1步骤中，在距离目标部位L1距离处时拍摄目标区域的红外热成像图像；在距离目标区域L2距离处时检测目标区域的温度值，L1>L2。
作为优选方案，S2步骤中对红外热成像图像的处理步骤具体为：对图像进行灰度化处理；再对灰度图像中的各个像素点进行扫描，读取各个像素点的灰度值；扫描结束后筛选出灰度值最大的像素点，将该灰度值带入灰度值与温度的关系模型内，输出与该灰度值对应的温度值，该温度值即为T2。
作为优选方案：S1步骤中，在距离目标部位L1距离处和L2距离处时均给用户反馈可感知的信号。
与现有技术相比，本发明的优点是：该测温电路通过红外热成像模块拍摄识别和红外温度单点测温相结合的方式，可以克服红外温度传感器单点测温易漏检高温区的缺陷以及红外热图像识别速度较慢的缺陷；通过双重检测和判断，使测温电路自动捕获目标部位的最高温度值，无需使用者判断高温部位，不会增加使用难度，始终能输出有效可靠的温度值；且通过先拍摄和处理识别图像，再单点测温的方式，给图像处理留有足够的时间，在额温枪靠近目标部位的过程中就完成了图像处理识别，无需额外等待时间，保证了测温电路的测温速度。
附图说明
图1为实施例一中的电路原理图。
具体实施方式
实施例一：
一种额温枪的测温电路，包括MCU模块和红外温度传感器，还包括与MCU模块连接的红外热成像模块、按键模块、晶振电路、内存模块、蜂鸣器、显示屏和电源管理模块。
其中，红外热成像模块与MCU模块的数据接口连接，用于拍摄目标区域和生成目标区域的红外热图像，并通过数据接口将图像数据传输至MCU，图像数据被暂存在内存模块中；按键模块和显示屏均与MCU模块的I/O端口连接；蜂鸣器与MCU模块的PWM信号输出端口连接；电源模块与上述各个模块和元器件的电源接口连接，用于给整个测温电路供电。
本实施例中的测温电路还包括信号放大电路，红外温度传感器的信号输出端与信号放大电路的输入端连接，信号放大电路的输出端与MCU模块的信号输入端连接。红外温度传感器输出的温度信号传输至信号放大电路，温度信号被信号放大电路放大数倍，放大后的温度信号被传输至MCU模块。对温度信号放大后有利于MCU准确计算测得的温度值。
红外温度传感器用于检测目标部位的温度值并将温度值反馈至MCU模块，MCU模块用于对红外图像数据进行处理以获得图像区域内所对应的最高温度值，并将最高温度值与红外温度传感器检测到的温度值进行比较，判断出较大的温度值并以该值作为结果输出。
本实施例中，测温电路还包括距离检测模块，距离检测模块与MCU模块的I/O端口连接，距离检测模块可采用距离传感器。距离检测模块用于探测目标部位的距离并将距离值反馈至MCU模块。
红外温度传感器、红外热成像模块和距离检测模块均装于额温枪的头部且位于同一面上。
该测测温电路的工作原理为，使用者通过按压按键模块向MCU反馈一电平信号，MCU模块接收到该电平信号后被唤醒，测温电路进入工作模式。使用者将额温枪逐渐靠近被测人员的额头或腕部的目标部位，在此过程中距离检测模块实时探测额温枪与目标部位的距离，并将距离信号输出至MCU模块，MCU模块根据距离信号计算出实时距离值，并将实时距离值与预设的第一距离值和第二距离值进行比较，其中第一距离值大于第二距离值。当实时距离值等于第一距离值时，MCU模块控制红外热成像模块拍摄并生成目标部位的红外热图像，红外热成像模块将图像数据传输至MCU模块。
MCU模块内写有图像处理程序，在额温枪继续靠近目标部位的过程中，图像处理程序对图像数据进行处理和识别，找出图像中的最亮点，并根据红外热图像中的亮度与温度的对应关系输出识别到的温度值，即识别温度值。当实时距离值等于第二距离值时，MCU模块对红外温度传感器输出的信号进行采集，并根据采集到的温度信号计算出温度值，即检测温度值。
最后MCU模块将识别温度值与检测温度值进行比较，选取其中较大的值作为温度确认值，并向显示屏输出温度确认值。
该测温电路通过红外热成像模块拍摄目标部位的红外热图像，以及通过红外温度传感器检测目标部位的单点温度，由于红外热图像覆盖的面积较大，所以图像内包含有多个部位，有温度较高的部位和温度较低的部位，且红外温度传感器的检测点也是在图像覆盖的区域内。通过对红外热图像进行处理和识别，自动识别出图像中对应的最高温度值，并将识别温度值与检测到的温度值进行比较，选择较大的值作为温度确认值。通过两种测温方式相结合，可以克服红外温度传感器单点测温易漏检高温区的缺陷，通过双重检测和判断始终能输出有效可靠的温度值；且通过先拍摄和处理识别图像，再单点测温的方式，给图像处理留有足够的时间，在额温枪靠近目标部位的过程中就完成了图像处理识别，无需额外等待时间，克服了红外热图像识别速度较慢的缺陷，当完成单点测温后，立即能完成比较和输出温度确认值。如此，既能使测温电路自动测得目标部位的最高温度值，无需使用者判断高温部位，不会增加使用难度，即便单点测温测到的是低温区域的温度值，最终也能输出更能反应被测人员真实体温的温度值；且还能保证测温电路的测温速度。
该测温电路还包括与MCU模块连接的通信模块，通信模块与MCU模块的串口连接。测温电路可以通过通信模块与外部设备连接配对，将测温数据上传至外部设备，拓展了测温电路的应用场景。本实施例中的通信模块包括蓝牙模块和WIFI模块，在其他实施例中也可以只配备蓝牙模块或只配备WIFI模块。
该测温电路还包括振动马达，振动马达与MCU模块的PWM信号输出端口连接。在将额温枪靠近目标部位的过程中，当额温枪距离目标部位的实时距离值等于第一距离值时，MCU模块向振动马达发出PWM控制信号，从而驱动振动马达产生振动，即MCU模块控制红外热成像模块拍摄的同时也控制振动马达产生振动，通过振动反馈提醒使用者图像拍摄成功；当额温枪距离目标部位的实时距离值等于第二距离值时，MCU模块也会向振动马达发出PWM控制信号，再次驱动振动马达产生振动，即MCU模块采集红外温度传感器的温度信号的同时也控制振动马达产生振动，通过振动反馈提醒使用者单点测温成功。
当被测人员体温异常时，MCU模块控制蜂鸣器发出报警声。
测温结束后，使用者手指松开按键模块，测温电路进入休眠状态，等待下一次被唤醒。
实施例二：
一种额温枪的测温方法，包括以下步骤：
S1、利用红外热成像模块拍摄目标部位的红外热成像图，并通过红外温度传感器检测目标区域的温度值T1。
S2、对红外热成像图进行处理，识别出图像内最亮的区域，并找出最亮区域的亮度值与目标区域的温度的对应关系，输出对应的温度值T2。
这里对红外热成像图像的处理步骤具体为：对图像进行灰度化处理，经过灰度化处理后图像中各个像素点都具有灰度值。红外热图像中越亮的区域对应的体温越高；而在灰度图像中像素点越亮，则其灰度值越大，因此可以建立温度值与灰度值的关系模型，关系模块输入灰度值后会输出对应的温度值。获得灰度图像后，再对灰度图像中的各个像素点进行扫描，读取各个像素点的灰度值；扫描结束后筛选出灰度值最大的像素点，将该灰度值带入灰度值与温度的关系模型内，输出与该灰度值对应的温度值，该温度值即为T2。
S3、将图像中最亮区域对应的温度值T2与检测到的温度值T1进行比较，若T1>T2，则将T1作为最终确定的温度值，若T2>T1，则将T2作为最终确定的温度值。
本实施例中，在S1步骤中，在距离目标部位L1距离处时拍摄目标区域的红外热成像图像；在距离目标区域L2距离处时检测目标区域的温度值，L1>L2。
另外，在S1步骤中，在距离目标部位L1距离处和L2距离处时均给用户反馈可感知的信号。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种额温枪的测温电路，包括MCU模块和红外温度传感器，其特征是：还包括与MCU模块连接的红外热成像模块、按键模块、晶振电路、内存模块、蜂鸣器、显示屏和电源管理模块，所述红外温度传感器通过信号放大电路与MCU模块连接，所述红外热成像模块用于拍摄目标部位的红外热图像并将图像数据传输至MCU模块，所述红外温度传感器用于检测目标部位的温度值并将温度值反馈至MCU模块，所述MCU模块用于对红外图像数据进行处理以获得图像区域内所对应的最高温度值，并将所述最高温度值与红外温度传感器检测到的温度值进行比较，判断出较大的温度值并以该值作为结果输出。
2.根据权利要求1所述的额温枪的测温电路，其特征是：还包括与MCU模块连接的距离检测模块，所述距离检测模块用于探测目标部位的距离并将距离值反馈至MCU模块，所述MCU模块将检测到的距离值与预设的第一距离值和第二距离值进行比较，其中第一距离值大于第二距离值，当检测到的距离值达到第一距离值时MCU模块控制红外热成像模块拍摄目标部位的图像，当检测到的距离值达到第二距离值时MCU模块控制红外温度传感器检测目标区域的温度值。
3.根据权利要求1所述的额温枪的测温电路，其特征是：还包括与MCU模块连接的通信模块。
4.根据权利要求3所述的额温枪的测温电路，其特征是：所述通信模块为蓝牙模块或/和WIFI模块。
5.根据权利要求1所述的额温枪的测温电路，其特征是：还包括与MCU模块连接的振动马达。
6.一种额温枪的测温方法，其特征是，包括以下步骤：
S1、利用红外热成像模块拍摄目标部位的红外热成像图，并通过红外温度传感器检测目标区域的温度值T1；
S2、对红外热成像图进行处理，识别出图像内最亮的区域，并找出最亮区域的亮度值与目标区域的温度的对应关系，输出对应的温度值T2；
S3、将图像中最亮区域对应的温度值T2与检测到的温度值T1进行比较，若T1>T2，则将T1作为最终确定的温度值，若T2>T1，则将T2作为最终确定的温度值。
7.根据权利要求6所述的额温枪的测温方法，其特征是：在S1步骤中，在距离目标部位L1距离处时拍摄目标区域的红外热成像图像；在距离目标区域L2距离处时检测目标区域的温度值，L1>L2。
8.根据权利要求6所述的额温枪的测温方法，其特征是，S2步骤中对红外热成像图像的处理步骤具体为：对图像进行灰度化处理；再对灰度图像中的各个像素点进行扫描，读取各个像素点的灰度值；扫描结束后筛选出灰度值最大的像素点，将该灰度值带入灰度值与温度的关系模型内，输出与该灰度值对应的温度值，该温度值即为T2。
9.根据权利要求7所述的额温枪的测温方法，其特征是：S1步骤中，在距离目标部位L1距离处和L2距离处时均给用户反馈可感知的信号。
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