CN113884188B - 一种温度检测方法、装置及电子设备 - Google Patents

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Abstract

一种温度检测方法、装置及电子设备，该方法通过点扩散函数对目标对象的位置数据进行计算，得到目标对象对应的目标灰度值，确定并输出目标灰度值对应的目标温度值。从而通过点扩散函数对目标对象在热成像灰度图像中的灰度值进行校正，进而保证了得到的灰度值接近目标对象对应的真实灰度值，进而提升了对目标对象的温度检测准确性。

Description

一种温度检测方法、装置及电子设备
技术领域
本申请涉及温度检测技术领域，尤其涉及一种温度检测方法、装置及电子设备。
背景技术
目前市场上的人体测温或生物测温设备，其精度一般为：带黑体±0.3℃，不带黑体±0.5℃。但是这个测温精度，一般是指某个距离上面的精度，目标距离在变化的时候，其测温结果也会相应变化，这样就导致了测温精度的降低。其中，目标大小的变化是其中因素之一。除了人体测温和生物测温，工业测温对目标大小变化引起测温结果的变化更为明显。
为了提高精度，保证设备在测量动态目标的测温精度，目前通用的方案是采用距离补偿算法及目标大小修正方法。距离补偿算法目前较多，核心的问题是如何获取目标距离及如何保证补偿结果准确。静态目标的距离可以通过人工设置，动态目标的距离是变化的，目前比较常用的方法有几种，一种是通过外部传感器测量目标距离，一种是通过软件算法估算目标距离。上述的方法导致测温的成本以及准确性都较低。
发明内容
本发申请提供了一种温度检测方法、装置及电子设备，用以提升对动态目标的温度检测的准确性。
第一方面，本申请提供了一种温度检测方法，所述方法包括：
获取目标对象的热成像灰度图像，并在所述热成像灰度图像中确定出所述目标对象的位置数据；
通过点扩散函数对所述目标对象的位置数据进行计算，得到所述目标对象对应的目标灰度值；
根据灰度值与温度值之间的对应关系，确定并输出所述目标灰度值对应的目标温度值。
通过本申请所提供的上述方法，可以通过点扩散函数对目标对象在热成像灰度图像中的灰度值进行校正，从而保证了得到的灰度值接近目标对象对应的真实灰度值，进而提升了对目标对象的温度检测准确性。
在一种可能的设计中，通过点扩散函数所述对所述目标对象的位置数据进行计算，得到所述目标对象对应的目标灰度值，包括：
确定所述位置数据中的所有目标像素点，并且确定出每个目标像素点的相邻像素点；
将所有的目标像素点以及所有的相邻像素点与点扩散函数进行反卷积运算，得到所述目标灰度值。
在一种可能的设计中，分别采集N个黑体中每个黑体对应的K张热成像灰度图像，包括：
控制所述热成像采集设备的中心点与黑体中心点重合；
分别采集N个黑体中每个黑体在被K-1张遮光板遮挡时的热成像灰度图像，得到K-1张热成像灰度图像；
根据各个黑体在无遮光板遮挡时采集到的热成像灰度图像以及各个黑体对应的所述K-1张热成像灰度图像，得到每个黑体对应的K张热成像灰度图像。
在一种可能的设计中，在获取目标对象的热成像灰度图像之前，所述方法还包括：
分别采集N个黑体中每个黑体对应的K张热成像灰度图像，其中，所述K张热成像灰度图像中每张热成像灰度图像中的黑体面积不相同，N、K为大于等于2的正整数；
将每个黑体对应的K张热成像灰度图像代入指定算法，得到所述点扩散函数。
在上述的方法中，通过采集N个不同温度的黑体在不同孔径大小的圆孔遮光板下的热成像灰度图像，然后根据采集到的热成像灰度图像可以准确的估算出该热成像测温装置对应的PSF。
第二方面，本申请提供了一种温度检测装置，所述装置包括：
确定模块，用于获取目标对象的热成像灰度图像，并在所述热成像灰度图像中确定出所述目标对象的位置数据；
计算模块，用于通过点扩散函数对所述目标对象的位置数据进行计算，得到所述目标对象对应的目标灰度值；
输出模块，用于根据灰度值与温度值之间的对应关系，确定并输出所述目标灰度值对应的目标温度值。
在一种可能的设计中，所述计算模块，具体用于控制所述热成像采集设备的中心点与黑体中心点重合；分别采集N个黑体中每个黑体在被K-1张遮光板遮挡时的热成像灰度图像，得到K-1张热成像灰度图像；根据各个黑体在无遮光板遮挡时采集到的热成像灰度图像以及各个黑体对应的所述K-1张热成像灰度图像，得到每个黑体对应的K张热成像灰度图像。
在一种可能的设计中，所述计算模块，还用于分别采集N个黑体中每个黑体对应的K张热成像灰度图像，将每个黑体对应的K张热成像灰度图像代入指定算法，得到所述点扩散函数，其中，所述K张热成像灰度图像中每张热成像灰度图像中的黑体面积不相同，N、K为大于等于2的正整数。
第三方面，本申请提供了一种电子设备，包括：
存储器，用于存放计算机程序；
处理器，用于执行所述存储器上所存放的计算机程序时，实现上述的温度检测方法步骤。
第四方面，本申请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内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的温度检测方法步骤。
上述第二方面至第四方面中的各个方面以及各个方面可能达到的技术效果请参照上述针对第一方面或第一方面中的各种可能方案可以达到的技术效果说明，这里不再重复赘述。
附图说明
图1为本申请提供的目标像素大小与温度检测结果的示意图；
图2为本申请提供的点扩散函数的概率密度分布图；
图3为本申请提供的点扩散函数对成像的作用效果示意图；
图4为本申请提供的一种温度检测方法流程图；
图5为本申请提供的黑体中心与热成像测温装置的成像中心的重合效果示意图；
图6为本申请提供的一种温度检测装置的结构示意图；
图7为本申请提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请作进一步地详细描述。方法实施例中的具体操作方法也可以应用于装置实施例或系统实施例中。需要说明的是，在本申请的描述中“多个”理解为“至少两个”。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。A与B连接，可以表示：A与B直接连接和A与B通过C连接这两种情况。另外，在本申请的描述中，“第一”、“第二”等词汇，仅用于区分描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，也不能理解为指示或暗示顺序。
下面结合附图，对本申请实施例进行详细描述。
本申请实施例提供的一种温度检测方法，用以提升对动态目标的温度检测的准确性。其中，本申请实施例所述方法和装置基于同一技术构思，由于方法及装置所解决问题的原理相似，因此装置与方法的实施例可以相互参见，重复之处不再赘述。
在对动态目标进行温度检测时，动态目标的目标像素大小对温度检测有一定的影响，如图1所示，相同距离下，目标像素越大，则检测到的温度越高，当目标像素小于某个阈值时，温度检测的结果将会出现锐减，此时该阈值就是温度检测的最小有效像素。当目标像素大于这个阈值时，则温度检测结果会随着目标大小缓慢增加。
造成上述问题的原因是光学成像系统对于点光源辐射存在扩散效应，即：点光源产生的辐射经过光学成像系统后输出的并非是一个点，而是一个扩散斑，该扩散斑的能量分布可以用一个函数表示，该函数就为点扩散函数(point spread function，PSF)，如图2所示为点扩散函数的概率密度分布图。
其中，点扩散函数描述了一个成像系统对一个点光源的影响。在大多数情况下，点扩散函数可以认为是一个能够表现未解析物体的图像中的一个扩展区块。一个点扩散函数的度是一个成像系统质量的度量，一般性能越好的光成像系统，该点扩散函数越接近脉冲函数。在非相关成像系统中，成像过程在能量上是线性的，可以通过线性系统理论来表达。比如：A和B两个物体同时成像的时候，成像结果等同于A和B两个物体独立成像的结果之和。或者说，A物体的成像不会受到B物体成像的影响，反之亦然。更加复杂物体的图像可以看做真是物体和点扩散函数的卷积得到，如图得3所示，在图3中，通过目标图像与PSF函数之间的卷积计算，得到最终需要的图像。
通过上述的描述，红外测温系统呈现的测温随目标大小的变化，主要是受到点扩散效应的影响，因此红外测温系统中就需要通过PSF对目标大小进行修正，从而提升对动态目标温度检测准确性。
为了实现上述目的，本申请提供了一种温度检测方法，通过PSF来对目标位置进行修正，从而提升对动态目标的温度检测的准确性，如图4所示，该方法包括步骤：
S1，获取目标对象的热成像灰度图像，并在所述热成像灰度图像中确定出所述目标对象的位置数据；
在执行步骤S1之前，需要得到测温装置对应的点扩散函数，在本申请实施例中可以分别采集N个黑体中每个黑体对应的K张热成像灰度图像，将每个黑体对应的K张热成像灰度图像代入指定算法，得到点扩散函数。
下面通过具体的步骤来说明得到点扩散函数的过程。
步骤1：测温装置初始化，准备不同温度的N个黑体及孔径大小不同的圆孔遮光板；
步骤2：将热成像测温装置放置于黑体前面，黑体图像充满热成像测温装置的整个画面；
步骤3：调整黑体问题，将黑体中心与热成像测温装置的成像中心重合；
如图5所示为黑体中心与热成像测温装置的成像中心的重合效果示意图，通过中心的重合，保证了测量的准确性。
步骤4：采集当前黑体充满整个成像画面的一张热成像灰度图像；
步骤5：依次将K-1张遮光板放置在黑体前面，并保证遮光板圆孔的圆心与热成像测温装置的成像中心重合；
步骤6：采集K-1张热成像灰度图像；
步骤7：采集完一个黑体的所有热成像灰度图像之后，返回执行步骤2重复上述的过程，直至所有黑体的热成像灰度图像采集完成；
通过反复执行上述的流程，此时将得到N个黑体中每个黑体对应的K张热成像灰度图像，这里需要说是，每个黑体在没有遮光板的情况下采集一张图像，在K-1张遮光板遮挡的情况下，再采集K-1张热成像灰度图像，因此每个黑体对应的K张热成像灰度图像。
步骤8：通过上述采集到的每个黑体对应的K张热成像灰度图像，估算出该热成像测温装置的PSF。
在上述的方法中，通过采集N个不同温度的黑体在不同孔径大小的圆孔遮光板下的热成像灰度图像，然后根据采集到的热成像灰度图像可以准确的估算出该热成像测温装置对应的PSF。
在确定出热成像测温装置对应的PSF之后，可以将该PSF导入该热成像测温装置中。
由于像素点接收到的能量是此点目标周围一定区域内所有像素点的能量与PSF之间的卷积，因此为了通过PSF来得到目标对象的准确温度，则需要先确定出目标对象在热成像灰度图像中的位置数据。这里的位置数据可以是目标对象包含的所有像素点，或者是目标对象在热成像灰度图像中的坐标位置等。
S2，通过点扩散函数对所述目标对象的位置数据进行计算，得到所述目标对象对应的目标灰度值；
在得到目标对象的位置数据之后，首先需要根据该位置数据确定出所有目标像素点，并且确定出每个目标像素点的相邻像素点，这里需要说明是，相邻像素点为预设范围的像素点，该预设范围内的像素点可以以目标像素点为中心的周围4个像素点，或者是周围8个像素点，或者是周围16个像素点，这里的预设范围可以根据不同的热成像测温装置来调整，本申请实施例中不做具体的限定。
在得到所有的目标像素点以及所有的相邻像素点之后，可以得到目标对象的在热成像灰度图像中的成像范围。将该成像范围与PSF之间进行反卷积运算，得到目标对象在热成像灰度图像中的目标灰度值。
比如图3所示为通过目标图像与PSF函数之间的卷积计算，得到最终需要的热成像灰度图像。但是在本申请实施例中，在得到目标对象的热成像灰度图像之后，通过与PSF进行反卷积运算得到目标对象的准确位置。从而最终得到目标对象准确的目标灰度值。
通过上述的过程，基于PSF函数可以对目标对象在热成像灰度图像中的灰度值进行准确的校正，从而可以提升对目标对象的温度检测的准确性。
S3，根据灰度值与温度值之间的对应关系，确定并输出所述目标灰度值对应的目标温度值。
在得到目标对象的目标灰度值之后，可以根据灰度值与温度值之间的对应关系，准确的得到该目标灰度值对应的目标温度值。这里需要说明是，灰度值与温度值之间的对应关系可以预先设置，在此处就不再赘述。
通过本申请所提供的上述方法，可以通过点扩散函数对目标对象在热成像灰度图像中的灰度值进行校正，从而保证了得到的灰度值接近目标对象对应的真实灰度值，进而提升了对目标对象的温度检测准确性。
基于同一发明构思，本申请实施例中还提供了一种温度检测装置，该温度检测装置通过PSF来对目标位置进行修正，从而提升对动态目标的温度检测的准确性，参照图6所示，该温度检测装置包括：
确定模块601，用于获取目标对象的热成像灰度图像，并在所述热成像灰度图像中确定出所述目标对象的位置数据；
计算模块602，用于通过点扩散函数对所述目标对象的位置数据进行计算，得到所述目标对象对应的目标灰度值；
输出模块603，用于根据灰度值与温度值之间的对应关系，确定并输出所述目标灰度值对应的目标温度值。
通过本申请所提供的上述装置，可以通过点扩散函数对目标对象在热成像灰度图像中的灰度值进行校正，从而保证了得到的灰度值接近目标对象对应的真实灰度值，进而提升了对目标对象的温度检测准确性。
在一种可能的设计中，所述计算模块602，还用于分别采集N个黑体中每个黑体对应的K张热成像灰度图像，将每个黑体对应的K张热成像灰度图像代入指定算法，得到所述点扩散函数，其中，所述K张热成像灰度图像中每张热成像灰度图像中的黑体面积不相同，N、K为大于等于2的正整数。
在上述的方法中，通过采集N个不同温度的黑体在不同孔径大小的圆孔遮光板下的热成像灰度图像，然后根据采集到的热成像灰度图像可以准确的估算出该热成像测温装置对应的PSF。
在一种可能的设计中，所述计算模块602，具体用于控制所述热成像采集设备的中心点与黑体中心点重合；分别采集N个黑体中每个黑体在被K-1张遮光板遮挡时的热成像灰度图像，得到K-1张热成像灰度图像；根据各个黑体在无遮光板遮挡时采集到的热成像灰度图像以及各个黑体对应的所述K-1张热成像灰度图像，得到每个黑体对应的K张热成像灰度图像。
在一种可能的设计中，所述计算模块602，具体用于确定所述位置数据中的所有目标像素点，并且确定出每个目标像素点的相邻像素点；将所有的目标像素点以及所有的相邻像素点与点扩散函数进行反卷积运算，得到所述目标灰度值。
基于同一发明构思，本申请实施例中还提供了一种电子设备，所述电子设备可以实现前述一种温度检测装置的功能，参考图7，所述电子设备包括：
至少一个处理器701，以及与至少一个处理器701连接的存储器702，本申请实施例中不限定处理器701与存储器702之间的具体连接介质，图7中是以处理器701和存储器702之间通过总线700连接为例。总线700在图7中以粗线表示，其它部件之间的连接方式，仅是进行示意性说明，并不引以为限。总线700可以分为地址总线、数据总线、控制总线等，为便于表示，图7中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。或者，处理器701也可以称为控制器，对于名称不做限制。
在本申请实施例中，存储器702存储有可被至少一个处理器701执行的指令，至少一个处理器701通过执行存储器702存储的指令，可以执行前文论述的温度检测方法。处理器701可以实现图6所示的装置中各个模块的功能。
其中，处理器701是该装置的控制中心，可以利用各种接口和线路连接整个该控制设备的各个部分，通过运行或执行存储在存储器702内的指令以及调用存储在存储器702内的数据，该装置的各种功能和处理数据，从而对该装置进行整体监控。
在一种可能的设计中，处理器701可包括一个或多个处理单元，处理器701可集成应用处理器和调制解调处理器，其中，应用处理器主要处理操作系统、用户界面和应用程序等，调制解调处理器主要处理无线通信。可以理解的是，上述调制解调处理器也可以不集成到处理器701中。在一些实施例中，处理器701和存储器702可以在同一芯片上实现，在一些实施例中，它们也可以在独立的芯片上分别实现。
处理器701可以是通用处理器，例如中央处理器(CPU)、数字信号处理器、专用集成电路、现场可编程门阵列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，可以实现或者执行本申请实施例中公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者任何常规的处理器等。结合本申请实施例所公开的温度检测方法的步骤可以直接体现为硬件处理器执行完成，或者用处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。
存储器702作为一种非易失性计算机可读存储介质，可用于存储非易失性软件程序、非易失性计算机可执行程序以及模块。存储器702可以包括至少一种类型的存储介质，例如可以包括闪存、硬盘、多媒体卡、卡型存储器、随机访问存储器(Random AccessMemory，RAM)、静态随机访问存储器(Static Random Access Memory，SRAM)、可编程只读存储器(Programmable Read Only Memory，PROM)、只读存储器(Read Only Memory，ROM)、带电可擦除可编程只读存储器(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)、磁性存储器、磁盘、光盘等等。存储器702是能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何其他介质，但不限于此。本申请实施例中的存储器702还可以是电路或者其它任意能够实现存储功能的装置，用于存储程序指令和/或数据。
通过对处理器701进行设计编程，可以将前述实施例中介绍的温度检测方法所对应的代码固化到芯片内，从而使芯片在运行时能够执行图4所示的实施例的温度检测方法的步骤。如何对处理器701进行设计编程为本领域技术人员所公知的技术，这里不再赘述。
基于同一发明构思，本申请实施例还提供一种存储介质，该存储介质存储有计算机指令，当该计算机指令在计算机上运行时，使得计算机执行前文论述温度检测方法。
在一些可能的实施方式中，本申请提供的温度检测方法的各个方面还可以实现为一种程序产品的形式，其包括程序代码，当程序产品在装置上运行时，程序代码用于使该控制设备执行本说明书上述描述的根据本申请各种示例性实施方式的温度检测方法中的步骤。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种温度检测方法，其特征在于，所述方法包括：
分别采集N个黑体中每个黑体对应的K张热成像灰度图像，其中，所述K张热成像灰度图像中每张热成像灰度图像中的黑体面积不相同，N、K为大于等于2的正整数；
将所述每个黑体对应的K张热成像灰度图像代入指定算法，得到点扩散函数；
获取目标对象的热成像灰度图像，并在所述热成像灰度图像中确定出所述目标对象的位置数据；
通过所述点扩散函数对所述目标对象的位置数据进行计算，得到所述目标对象对应的目标灰度值；
根据灰度值与温度值之间的对应关系，确定并输出所述目标灰度值对应的目标温度值。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过所述点扩散函数对所述目标对象的位置数据进行计算，得到所述目标对象对应的目标灰度值，包括：
确定所述位置数据中的所有目标像素点，并且确定出每个目标像素点的相邻像素点；
将所有的目标像素点以及所有的相邻像素点与所述点扩散函数进行反卷积运算，得到所述目标灰度值。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，分别采集N个黑体中每个黑体对应的K张热成像灰度图像，包括：
控制热成像采集设备的中心点与黑体中心点重合；
分别采集所述N个黑体中每个黑体在被K-1张遮光板遮挡时的热成像灰度图像，得到K-1张热成像灰度图像；
根据各个黑体在无所述遮光板遮挡时采集到的热成像灰度图像以及各个黑体对应的所述K-1张热成像灰度图像，得到所述每个黑体对应的K张热成像灰度图像。
4.一种温度检测装置，其特征在于，所述装置包括：
确定模块，用于获取目标对象的热成像灰度图像，并在所述热成像灰度图像中确定出所述目标对象的位置数据；
计算模块，用于分别采集N个黑体中每个黑体对应的K张热成像灰度图像，其中，所述K张热成像灰度图像中每张热成像灰度图像中的黑体面积不相同，N、K为大于等于2的正整数；将所述每个黑体对应的K张热成像灰度图像代入指定算法，得到点扩散函数；通过所述点扩散函数对所述目标对象的位置数据进行计算，得到所述目标对象对应的目标灰度值；
输出模块，用于根据灰度值与温度值之间的对应关系，确定并输出所述目标灰度值对应的目标温度值。
5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述计算模块，具体用于确定所述位置数据中的所有目标像素点，并且确定出每个目标像素点的相邻像素点；将所有的目标像素点以及所有的相邻像素点与所述点扩散函数进行反卷积运算，得到所述目标灰度值。
6.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述计算模块，具体用于控制热成像采集设备的中心点与黑体中心点重合；分别采集所述N个黑体中每个黑体在被K-1张遮光板遮挡时的热成像灰度图像，得到K-1张热成像灰度图像；根据各个黑体在无所述遮光板遮挡时采集到的热成像灰度图像以及各个黑体对应的所述K-1张热成像灰度图像，得到所述每个黑体对应的K张热成像灰度图像。
7.一种电子设备，其特征在于，包括：
存储器，用于存放计算机程序；
处理器，用于执行所述存储器上所存放的计算机程序时，实现权利要求1-3中任一项所述的方法步骤。
8.一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内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-3任一项所述的方法步骤。
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