CN114960854A - 基于热成像的洗手引导方法、装置和系统 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例提供一种基于热成像的洗手引导方法、装置和系统，涉及智能控制技术领域，方法包括：根据第一热成像图中的用户区确定用户存在时，提示用户将手放入水龙头下方，根据第二热成像图中的水龙头区确定用户手部处于水龙头区时，控制水龙头打开，根据第三热成像图确定第一手部温度和湿润揉搓时长满足预设条件时，控制水龙头关闭，并提示用户涂抹洗手液，根据第四热成像图中的洗手液区确定用户手部放入洗手液区时，控制洗手液打开，并提示用户进行手部泡沫揉搓，根据第五热成像图确定第二手部温度满足预设条件后，控制水龙头打开，并提示用户进行手部清洗。可以有效提升用户的洗手效果，降低因洗手效果不理想导致产生疾病的机率。
Description
技术领域
本申请涉及智能控制技术领域，尤其涉及一种基于热成像的洗手引导方法、装置和系统。
背景技术
人的双手很容易隐藏细菌，养成勤洗手的习惯能有效的减少细菌的滋生和传染，保护身体健康。
特别是年幼的孩子，由于免疫力较弱，一个理想的洗手效果，可以减少由于手部感染细菌而导致身体产生疾病的机率。
传统的洗手过程相对麻烦，也很乏味，儿童往往没有洗手的乐趣，在家庭中，家长可以看护孩子完成整个洗手过程，从而达到理想的洗手效果，但是，在如学校等没人监督的情况下，就很难达到理想的洗手效果了。
发明内容
本申请实施例提供一种基于热成像的洗手引导方法、装置和系统，可以提高用户的洗手效果。
第一方面，本申请实施例提供一种基于热成像的洗手引导方法，包括：
根据第一热成像图中的用户区确定用户存在时，提示所述用户将手放入水龙头下方；
根据第二热成像图中的水龙头区确定用户手部处于水龙头区时，控制所述水龙头打开；
根据第三热成像图确定第一手部温度和湿润揉搓时长满足预设条件时，控制所述水龙头关闭，并提示所述用户涂抹洗手液，所述第三热成像图为按照预设间隔获取的热成像图；
根据第四热成像图中的洗手液区确定所述用户手部放入洗手液区时，控制洗手液打开，并提示所述用户进行手部泡沫揉搓；
根据第五热成像图确定第二手部温度满足预设条件后，控制所述水龙头打开，并提示用户进行手部清洗，所述第五热成像图为按照预设间隔获取的热成像图。
可选的，所述根据第三热成像图确定第一手部温度和湿润揉搓时长满足预设条件时，控制所述水龙头关闭，包括：
在获取到每帧第三热成像图时，获取所述第三热成像图处于第一预设温度范围内的物体像素，以及所述物体像素的温度平均值，所述温度平均值用于指示所述第一手部温度；
若每一帧所述物体像素与前一帧所述物体像素的变化率大于第一预设值时，确定所述用户手部正在湿润揉搓，并基于所述变化率持续获取所述湿润揉搓时长；
若所述第一手部温度与水流温度的差值小于第二预设值，且所述湿润揉搓时长大于预设时长，则确定所述第一手部温度和湿润时长满足预设条件，控制所述水龙头关闭。
可选的，所述根据第五热成像图确定第二手部温度满足预设条件后，控制所述水龙头打开，包括：
按照预设间隔获取第五热成像图，根据所述第五热成像图获取所述用户手部泡沫揉搓时的温度，其中，首个第五热成像图对应所述用户手部泡沫揉搓时的第一温度，后续第五热成像图对应所述用户手部泡沫揉搓时的第二温度；
在泡沫揉搓时长大于预设时长时，判断所述第二温度与所述第一温度的差值是否大于预设温度阈值；
若是，停止获取第五热成像图像，并确定所述第二手部温度满足预设条件，控制所述水龙头打开。
可选的，所述根据所述第五热成像图获取所述用户手部泡沫揉搓时的温度，包括：
获取所述第五热成像图中每个用户手部像素的温度，并由高到低进行排序；
将所述手部像素的温度处于前N%的手部像素的温度的平均值，作为所述用户手部泡沫揉搓时的温度。
可选的，在所述判断所述第二温度与所述第一温度的差值是否大于预设温度阈值之前，所述方法还包括：
在确定所述第一手部温度和湿润时长满足预设条件后，获取所述用户手部的温度变化率，其中，所述温度变化率由所述水流温度、手部湿润揉搓开始温度、手部湿润揉搓结束温度以及湿润揉搓时长确定；
根据所述温度变化率、所述第一温度、空气温度以及所述泡沫揉搓时长确定所述温度阈值。
可选的，所述热成像图像是通过热成像相机获取的，所述方法还包括：
获取所述用户手部与所述热成像相机镜头的距离；
根据所述距离与补偿系数对所述用户手部温度进行温度补偿，其中，所述补偿系数由所述热成像相机镜头的物理参数确定。
可选的，所述获取所述用户手部与所述热成像相机镜头的距离，包括：
通过可见光相机获取黄色光源下拍摄的所述用户手部的图像，其中所述用户手部的图像中包括所述用户的手部、手部阴影以及背景，所述热成像相机和所述可见光相机处于同一光轴；
获取所述用户手部的图像中所述用户的手部长度和所述手部阴影长度的比值；
根据预设距离与所述比值，获取所述用户手部与所述热成像相机镜头的距离，其中，所述预设距离为所述可见光相机镜头至洗手台的距离。
可选的，在交互镜上显示能量进度条，其中，所述能量进度条可以根据所述湿润揉搓时长和/或所述泡沫揉搓时长逐步填满，以对所述用户的洗手过程进行提示。
第二方面，本申请实施例提供一种基于热成像的洗手引导装置，包括：
确定模块，用于根据第一热成像图中的人脸区确定用户存在时，提示所述用户将手放入水龙头下方；
第一控制模块，用于根据第二热成像图中的水龙头区确定用户手部处于水龙头区时，控制所述水龙头打开；
第一判断模块，用于根据第三热成像图确定第一手部温度和湿润揉搓时长满足预设条件时，控制所述水龙头关闭，并提示所述用户涂抹洗手液，所述第三热成像图为按照预设间隔获取的热成像图；
第二控制模块，用于根据第四热成像图中的洗手液区确定所述用户手部放入洗手液区时，控制洗手液打开，并提示所述用户进行手部揉搓；
第二判断模块，用于根据第五热成像图确定第二手部温度满足预设条件后，控制所述水龙头打开，并提示用户进行手部清洗，所述第五热成像图为按照预设间隔获取的热成像图。
可选的，该基于热成像的洗手引导装置可以执行第一方面任一项所述的基于热成像的洗手引导方法。
第三方面，本申请提供一种电子设备，包括：存储器和处理器；
存储器用于存储计算机指令；处理器用于运行存储器存储的计算机指令实现第一方面中任一项的方法。
第四方面，本申请提供一种基于热成像的洗手引导系统，包括：成像设备、水龙头、洗手液、交互镜以及如第二方面所述的电子设备；
所述成像设备包括热成相机，可见光相机、黄色光源以及位于所述可见光相机镜头上的窄带滤光片，所述窄带滤光片的中心波长与所述黄色光源的波长一致；
所述成像设备、所述水龙头、所述洗手液和所述交互镜均与所述电子设备连接。
可选的，该基于热成像的洗手引导系统可以执行第一方面任一项所述的基于热成像的洗手引导方法。
第五方面，本申请提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行以实现第一方面中任一项的方法。
第六方面，本申请提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现第一方面中任一项的方法。
本申请实施例提供一种基于热成像的洗手引导方法、装置和系统，通过根据第一热成像图中的用户区确定用户存在时，提示用户将手放入水龙头下方，根据第二热成像图中的水龙头区确定用户手部处于水龙头区时，控制水龙头打开，根据第三热成像图确定第一手部温度和湿润揉搓时长满足预设条件时，控制水龙头关闭，并提示用户涂抹洗手液，根据第四热成像图中的洗手液区确定用户手部放入洗手液区时，控制洗手液打开，并提示用户进行手部泡沫揉搓，根据第五热成像图确定第二手部温度满足预设条件后，控制水龙头打开，并提示用户进行手部清洗。可以有效提升用户的洗手效果，降低因洗手效果不理想导致产生疾病的机率。
附图说明
图1为本申请实施例提供的场景示意图；
图2为本申请实施例提供的成像设备的结构示意图；
图3为本申请实施例提供的基于热成像的洗手引导方法的流程示意图一；
图4为本申请实施例提供的洗手区域划分示意图；
图5为本申请实施例提供的用户手部热成像示意图；
图6为本申请实施例提供的基于热成像的洗手引导方法的流程示意图二；
图7为本申请实施例提供的基于热成像的洗手引导方法的流程示意图三；
图8为本申请实施例提供的对用户的手部温度进行补偿的方法的流程示意图；
图9为本申请实施例提供的获取用户手部至热成像镜头距离的示意图；
图10为本申请实施例提供的基于热成像的洗手引导装置的结构示意图；
图11为本申请实施例提供的基于热成像的洗手引导电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
在本申请的实施例中，采用了“第一”、“第二”等字样对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分，并不对其先后顺序进行限定。本领域技术人员可以理解“第一”、“第二”等字样并不对数量和执行次序进行限定，并且“第一”、“第二”等字样也并不限定一定不同。
需要说明的是，本申请实施例中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示例子、例证或说明。本申请中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其他实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。
首先，对本申请实施例的背景技术进行说明。
人的双手很容易隐藏细菌，养成勤洗手的习惯能有效的减少细菌的滋生和传染，保护身体健康。
特别是年幼的孩子，由于免疫力较弱，一个理想的洗手效果，可以减少由于手部感染细菌而导致身体产生疾病的机率。
洗手的过程一般分为对手掌进行流水湿润，涂抹洗手液或肥皂，揉搓双手以及清洗泡沫。
但该洗手过程相对复杂，也很乏味，儿童往往没有耐心完成整个洗手过程，在家庭中，家长可以看护孩子完成整个洗手过程，从而达到理想的洗手效果，但是，在如学校等没人监督的情况下，就很难达到理想的洗手效果了。
有鉴于此，本申请实施例提供一种基于热成像的洗手引导方法、装置和系统，通过基于热成像技术的洗手引导装置，在检测到儿童有洗手需求时，对儿童的洗手过程进行引导，并在洗手的过程中对儿童进行鼓励，提高儿童洗手的乐趣，从而提高儿童的洗手效果的理想程度。
下面以具体地实施例对本申请的技术方案以及本申请的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以独立实现，也可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。
图1为本申请实施例的应用场景示意图，如图1所示，包括交互镜10、成像设备20、洗手液30、水龙头40以及服务器50。
其中，交互镜10、成像设备20、洗手液30、水龙头40均与服务器50连接，可以向服务器50发送采集的数据，和/或接收服务器50发送的控制指令，并执行该指令，成像设备20可以为热成像相机。
示例性的，在成像设备20在确定有用户处于洗手台前方时，可以向服务器50发送消息，服务器50根据接收到的消息控制成像设备20检测用户在洗手过程中的状态，对用户洗手的各种步骤进行拟合识别，并控制洗手液30、水龙头40在洗手对应的各阶段打开或者关闭，例如，在进行清水湿润时，打开水龙头20，在需要进行揉搓时打开洗手液等，以及控制交互镜10对用户的洗手过程进行引导和鼓励，以提升用户的洗手效果。
可选的，如图2所示，成像设备20可以包括热成像相机201、可见光相机202、黄色光源203以及窄带滤光片204。
其中，热成像相机201和可见光相机202被校准处于同一光轴下，即，可见光相机202与热成像相机201拍摄的画面角度，视场是完全一致的，窄带滤光片204位于可见光相机202的表面，该窄带滤光片204的中心波长与黄色光源203的波长一致，即为只允许黄色光源203发出的光线通过。
示例性的，可见光相机202可以拍摄到用户在的手部图像，由于人体的皮肤在日光照耀下呈黄色，其吸收了其余颜色（波长）的光线，反射了与黄色接近的颜色（波长）的光线，使其表面呈像了黄色状态。在可见光相机202的镜头中加入一个只允许与黄色光源波长一致的窄带滤光片，此时当人手在镜头下出现的时候，人手部分反射的光线会明显大于其他部分的反射光线，光强度更强，可见光相机202可以更好的对用户的手部进行识别。
上面对本申请实施例的应用场景进行了说明，下面以具体地实施例对本申请的技术方案以及本申请的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。下面将结合附图，对本申请的实施例进行描述。
图3为本申请实施例提供的基于热成像的洗手引导方法的流程示意图，本申请实施例的执行主体可以是图1所示的服务器，如图3所示，该基于热成像的洗手引导方法包括如下步骤：
S301、根据第一热成像图中的用户区确定用户存在时，提示用户将手放入水龙头下方。
本申请实施例中，自然界中的一切物体，无论是北极冰川，还是火焰、人体，甚至极寒冷的宇宙深空，只要它们的温度高于绝对零度-273℃，都会有红外辐射，这是由于物体内部分子热运动的结果。其辐射能量正比于自身温度的四次方，辐射出的波长与其温度成反比。红外成像技术就是根据探测到的物体的辐射能量的高低。经系统处理转变为目标物体的热成像图像，以灰度级或伪彩色显示出来，即得到被测目标的温度分布从而判断物体所处的状态。即，热成像图是一种可以显示目标物体温度分布的图像。
如图4所示，可以将洗手池正前方的区域作为用户区域，对应的，可以通过成像设备实时获取整个洗手池所处空间的热成像图。将用户区域所在的位置作为热成像图中用户区。
根据热成像图中用户区中的温度分布情况，可以确定是否有用户出现在用户区域。
示例性的，人体的躯干的体温一般处于32℃至38℃之间，因此，可以对热成像图中的用户区域内的热值进行统计，若出现了处于32℃至38℃之间的物体，统计该物体的像素，若该物体的像素个数占比大于整个用户区像素个数的P%时，例如30%，则认为有用户出现在用户区域，有洗手的需求，服务器可以控制交互镜提示用户将手放入水龙头下方，例如，在交互镜上显示将手放入水龙头下的动画。
可选的，服务器可以控制交互镜发出声音以提示用户将手放入水龙头下方，例如，“洗手开始，请将手放在水龙头下”。
S302、根据第二热成像图中的水龙头区确定用户手部处于水龙头区时，控制水龙头打开。
本申请实施例中，在提示用户将手放入水龙头下后，可以对热成像图中水龙头区域的温度分布情况进行统计，根据统计的温度分布情况可以确定用户是否将手放入了水龙头区。
示例性的，可以设定用户手部的温度范围为25℃至38℃之间，对热成像图中的水龙头区域内的热值进行统计，若出现了处于25℃至38℃之间的物体，统计该物体的像素，若该物体的像素个数占比大于整个水龙头区像素个数的K%时，例如30%，则可以确定用户将手放入了水龙头区，则控制水龙头打开。
可选的，服务器可以控制交互镜产生图像和/或声音，以提示用户进行手部湿润。
S303、根据第三热成像图确定第一手部温度和湿润揉搓时长满足预设条件时，控制水龙头关闭，并提示用户涂抹洗手液，第三热成像图为按照预设间隔获取的热成像图。
本申请实施例中，在打开水龙头后，需要对用户手部的湿润情况进行判断，只有用户手部湿润充分后，洗手的效果才能较为理想，因此，在在打开水龙头后，可以通过交互镜提示用户进行湿润揉搓。
本申请实施例中，第一手部温度为用户手部湿润充分后手部温度，湿润揉搓时长是用户进行手部湿润揉搓所用的时长。
服务器在确认第一手部温度和湿润揉搓时长满足预设条件时，认为用户手部湿润充分，关闭水龙头并提示用户涂抹洗手液。
示例性地，用户将手放入水龙头下可以的到如图5所示的热力图像，服务器可以以预定间隔获取多个水龙头区的热成像图，计算每一帧热成像图与前一帧热成像图的变化，若每一帧热成像图都发生变化，则认为用户的手部正在进行湿润揉搓，从热成像图开始变化时开始计时，当湿润揉搓的时长大于预设时长时，例如5秒，则认为湿润揉搓时长满足预设条件。
用户的手部在进行湿润揉搓时，其手部温度随着湿润揉搓时间的变长，会趋近于水流温度，因此，可以统计热成像图中的手部像素温度，将手部像素温度的平均值作为第一手部温度，当第一手部温度趋近于水流温度时，则认为第一手部温度满足预设条件。其中，水流温度可以根据水龙头中的温度传感器来获得。
服务器在确认第一手部温度和湿润揉搓时长满足预设条件时，通过控制交互镜来提醒用户将手放入洗手液下方，并涂抹洗手液。
S304、根据第四热成像图中的洗手液区确定用户手部放入洗手液区时，控制洗手液打开，并提示用户进行手部泡沫揉搓。
本申请实施例中，在提示用户将手放入洗手液下方后，可以对热成像图中洗手液区的温度分布情况进行统计，根据统计的温度分布情况可以确定用户是否将手放入了洗手液区。
示例性的，用户在将手放入洗手液区域时，手部温度是接近湿润揉搓结束时的温度，可以以第一手部温度为基准，设定温度检测范围，例如，以22℃作为第一手部温度，将20℃至24℃作为温度检测范围，为对获取的热成像图中的洗手液区内的热值进行统计，若出现了处于20℃至24℃之间的物体，统计该物体的像素，若该物体的像素个数占比大于整个洗手液区像素个数的L%时，例如60%，则可以确定用户将手放入了洗手液区，则控制洗手液打开。
可选的，服务器可以控制交互镜产生图像和/或声音，在洗手液打开后以提示用户手部进行泡沫揉搓。
S305、根据第五热成像图确定第二手部温度满足预设条件后，控制水龙头打开，并提示用户进行手部清洗，第五热成像图为按照预设间隔获取的热成像图。
本申请实施例中，需要对用户手部的泡沫揉搓情况进行判断，只有用户手部泡沫揉搓充分后，洗手的效果才能较为理想，确定用户开始进行泡沫揉搓的方式与湿润揉搓的方式类似，此处不在赘述。
本申请实施例中，第二手部温度为用户泡沫揉搓结束时的温度，可以根据获取的用户的手部的热成像图确定第二手部温度。
服务器在确定第二手部温度满足预设条件后，可以认为用户手部泡沫揉搓充分，控制水龙头打开，并提示用户进行手部清洗。
示例性的，获取用户在开始进行泡沫揉搓时的手部温度，记为第一温度，按照预定间隔，如0.3秒，持续通过热成像图获取用户进行泡沫揉搓时的手部温度，将该温度记为第二温度，由于摩擦生热原理，用户在进行泡沫揉搓时温度会上升，若第二温度与第一温度的差值大于预设值，例如5℃，则认为用户手部泡沫揉搓充分，控制控制水龙头打开，并提示用户进行手部清洗。
可选的，服务器可以控制交互镜产生图像和/或声音，在泡沫揉搓结束后，提示用户手部进行手部清洗，在清洗结束时可以通过交互镜发出欢乐的鼓励声音。
本申请实施例提供的洗手引导方法，通过根据第一热成像图中的用户区确定用户存在时，提示用户将手放入水龙头下方，根据第二热成像图中的水龙头区确定用户手部处于水龙头区时，控制水龙头打开，根据第三热成像图确定第一手部温度和湿润揉搓时长满足预设条件时，控制水龙头关闭，并提示用户涂抹洗手液，第三热成像图为按照预设间隔获取的热成像图，根据第四热成像图中的洗手液区确定用户手部放入洗手液区时，控制洗手液打开，并提示用户进行手部泡沫揉搓，根据第五热成像图确定第二手部温度满足预设条件后，控制水龙头打开，并提示用户进行手部清洗，第五热成像图为按照预设间隔获取的热成像图。该方法采用热成像相机，对整个洗手过程进行拟合识别，并对每一个洗手步骤进行提示和鼓励，可以提高用户洗手过程的完整性，提示用户洗手效果。
图6为本申请实施例提供的基于热成像的洗手引导方法的流程示意图二，在图3所示实施例的基础上，进一步对根据第三热成像图确定第一手部温度和湿润揉搓时长满足预设条件，包括如下步骤：
S601、在获取到每帧第三热成像图时，获取第三热成像图处于第一预设温度范围内的物体像素，以及物体像素的温度平均值，温度平均值用于指示第一手部温度。
本申请实施例中，在确定用户手部处于水龙头区时，按照预设间隔持续获取多帧第三热成像图，根据每帧第三热成像图获取处于第一预设温度范围内的物体像素以及物体像素的温度平均值，即，获取每帧第三热成像图中的用户的手部像素，以及用户的手部每个像素的温度，计算每个像素的温度的平均值，将该平均温度作为该帧第三热成像图中用户的第一手部温度。
S602、若每一帧物体像素与前一帧物体像素的变化率大于第一预设值时，确定用户手部正在湿润揉搓，并基于变化率持续获取湿润揉搓时长。
本申请实施例中，在获取到多帧第三热成像图时，可以根据每一帧与前一帧的第三热成像图中用户手部像素的变化率，来判断用户的手部在进行湿润揉搓。
示例性的，获取每一帧第三热成像图中用户手部每个像素的位置，若每一帧与前一帧中用户手部像素的位置的变化率超过预设值，则认为用户的手部在进行湿润揉搓，即，用户手部像素位置变化的像素个数与用户手部总像素个数的比值超过第一预设值，例如50%，则认为用户的手部在进行湿润揉搓。
在确定用户的手部在进行湿润揉搓，开始计时，并基于用户手部像素的位置的变化率持续获取用户进行手部湿润揉搓时长。
可选的，在确定用户的手部在进行湿润揉搓，可以控制交互镜显示能量进度条，该能量进度条可以根据湿润揉搓时长逐步填满，以对用户的洗手过程进行提示。
S603、若第一手部温度与水流温度的差值小于第二预设值，且湿润揉搓时长大于预设时长，则确定第一手部温度和湿润时长满足预设条件，控制水龙头关闭。
本申请实施例中，在第一手部温度与水流温度的差值小于第二预设值，例如2℃，且湿润揉搓时长大于预设时长，例如5秒时，确定第一手部温度和湿润时长满足预设条件，即，用户手部湿润充分，控制水龙头关闭。
本申请实施例提供的判断用户第一手部温度和湿润时长满足预设条件的方法，通过热成像图获取第一手部温度和湿润揉搓时长，在第一手部温度与水流温度的差值小于第二预设值，且湿润揉搓时长大于预设时长，则确定第一手部温度和湿润时长满足预设条件，可以提高对用户手部湿润充分判断的准确性。
图7为本申请实施例提供的基于热成像的洗手引导方法的流程示意图三，在图3所示实施例的基础上，进一步对根据第五热成像图确定第二手部温度满足预设条件进行说明，包括如下步骤：
S701、按照预设间隔获取第五热成像图，根据第五热成像图获取用户手部泡沫揉搓时的温度，其中，首个第五热成像图对应用户手部泡沫揉搓时的第一温度，后续第五热成像图对应用户手部泡沫揉搓时的第二温度。
本申请实施例中，在确定用户进行泡沫揉搓时，需要根据用户进行泡沫揉搓时的手部温度判断用户是否进行了充分的揉搓。确定用户进行泡沫揉搓的方式与确定用户进行湿润揉搓的方式类似，此处不在赘述。
在确定用户手部处于泡沫揉搓时，按照预设间隔持续获取多帧第五热成像图，将首帧第五热成像图中的用户手部像素的温度的平均值作为用户手部泡沫揉搓时的第一温度，将其余每帧第五热成像图中的用户手部像素的温度的平均值作为用户手部泡沫揉搓时的第二温度。
可选的，由于在泡沫揉搓时，用户手部会出现大量泡沫，可能会导致根据所有像素温度的平均值获取的第一温度和第二温度与实际出现较大偏差，需要对所有像素温度进行选择。
具体的，获取第五热成像图中每个用户手部像素的温度，并由高到低进行排序，将手部像素的温度处于前N%的手部像素的温度的平均值，作为用户手部泡沫揉搓时的温度。
例如，将手部像素的温度处于前30%的手部像素的温度的平均值，作为用户手部泡沫揉搓时的温度。
S702、在泡沫揉搓时长大于预设时长时，判断第二温度与第一温度的差值是否大于预设温度阈值，若是，可以执行S703所示步骤，若否，可以执行S704所示步骤。
本申请实施例中，在用户进行泡沫揉搓时的时长大于预设时长时，例如5秒，若第二温度与第一温度的差值大于预设温度阈值时，例如5℃，可以认为用户的手部进行泡沫揉搓已经完成。
由于在进行泡沫揉搓时，手在空气中也会自然冷却，因此，在设定预设温度阈值时，需要考虑其与空气温度、揉搓时的初始温度、温度变化率等因素的关系，即预设温度阈值是一个动态变化的值。
其中，温度变化率是指用户手部温度在空气中的冷却速率，该温度变化率可以在用户进行湿润揉搓时获取。
具体的，在确定第一手部温度和湿润时长满足预设条件后，获取用户手部的温度变化率，其中，温度变化率由水流温度、手部湿润揉搓开始温度、手部湿润揉搓结束温度以及湿润揉搓时长确定。
根据温度变化率、第一温度、空气温度以及泡沫揉搓时长确定温度阈值。
示例性的，温度变化率满足如下公式：
其中，
为温度变化率，
为水流温度，
为湿润揉搓开始时的温度，
为湿润揉搓结束时的温度，
为湿润揉搓时长。
湿润揉搓开始时的温度可以为首帧第三热成像图中用户的第一手部温度，湿润揉搓结束时的温度可以为末帧第三热成像图中用户的第一手部温度。
预设温度阈值满足如下公式：
其中，
为预设温度阈值，
为设定值，
为泡沫揉搓时长，
为空气温度，
为第一温度。
S703、停止获取第五热成像图像，并确定第二手部温度满足预设条件，控制水龙头打开。
S704、持续获取第五热成像图像，并提示用户继续进行泡沫揉搓。
可选的，在确定用户的手部在进行泡沫揉搓时，可以控制交互镜显示能量进度条，该能量进度条可以根据泡沫揉搓时长逐步填满，以对用户的洗手过程进行提示。
本申请实施例提供的判断第二手部温度满足预设条件的方法，通过热成像图获取第二温度与第一温度，并对第二温度与第一温度进行筛选，在第二温度与第一温度的差值大于预设温度阈值，确定第二手部温度满足预设条件，且预设温度阈值是用户的揉搓时长动态确定的，该方法可以提高对用户手部进行泡沫揉搓充分判断的准确性。
由于热成像相机的特性，其获取的目标物体温度与目标物体至热成像相机之间的距离存在一个衰减关系，即相同温度的物体在远离热成像相机时，热成像相机所识别到的温度会逐渐降低，因此，通过热成像相机获取的用户的手部温度会比用户实际的手部温度偏低，为更好对用户的手部温度进行判断，需要对热成像相机获取的用户的手部温度进行一个补偿。
下面通过一个实施例对用户的手部温度进行补偿的方法进行说明。
图8为本申请提供的对用户的手部温度进行补偿的方法的流程示意图，包括如下步骤：
S801、获取用户手部与热成像相机镜头的距离。
本申请实施例中，可以通过可见光相机对用户的手部图像进行拍摄，根据拍摄的图像获取用户手部与热成像相机镜头的距离。
具体的，通过可见光相机获取黄色光源下拍摄的用户手部的图像，其中用户手部的图像中包括用户的手部、手部阴影以及背景，热成像相机和可见光相机处于同一光轴。
获取用户手部的图像中用户的手部长度和手部阴影长度的比值，根据预设距离与比值，获取用户手部与热成像相机镜头的距离，其中，预设距离为可见光像相机镜头至洗手台的距离。
示例性的，如图9所示，通过可见光相机可以获取黄色光源下拍摄的用户手部的图像，通过对前后两帧的图像进行图像处理，可以得到如图9所示的手部画面，包括用户的手部、手部阴影以及背景，将该手部画面划分为上下两个象限，获取第一象限中手部长度Lh与阴影长处Ls的比例。
其中，对前后两帧的图像进行图像处理可以采用背景与前景分离的方式来获得手部画面，也可以采用其他图像处理技术，本申请实施例对此不进行限定。
在获得手部画面后，可以对整个画面按照固定的距离进行标定，例如，将整个画面划分为N等分，通过获取手部长度Lh与阴影长处Ls占整个标定画面的比例，获取手部长度Lh与阴影长处Ls的比例。
在获取到手部长度Lh与阴影长处Ls的比例之后，请继续参考图9，根据小孔成像原理，根据可见光相机到洗手台的距离和手部长度Lh与阴影长处Ls的比例可以获得用户手部与可见光相机镜头的距离。
示例性的，用户手部与可见光相机镜头的距离满足如下公式：
其中，
为可见光相机到洗手台的距离，
为用户手部与可见光相机镜头的距离。
由于热成像相机镜头与可见光相机镜头处于同一水平下，因此，
也是用户手部与热成像相机镜头的距离。
S802、根据距离与补偿系数对用户手部温度进行温度补偿，其中，补偿系数由热成像相机镜头的物理参数确定。
本申请实施例中，热成像相机的温度衰减，还受到热成像相机镜头的物理参数的影响。在获取到用户手部与热成像相机镜头的距离后，可以根据补偿系数与距离对用户的手部温度进行补偿。
示例性的，补偿后的用户手部温度
满足如下公式：
其中，
为根据热成像图获得的用户手部温度，K为补偿系数。
本申请实施例提供的对用户的手部温度进行补偿的方法，通过获取用户手部与热成像相机镜头的距离，根据距离与补偿系数对用户手部温度进行温度补偿，对通过热成像图获取的用户的手部温度进行补偿，可以提高获取用户手部温度的准确性。
在上述洗手引导方法的基础上，本申请实施例还提供一种洗手引导装置。
图10为本申请实施例提供的基于热成像的洗手引导装置100的结构示意图，包括：确定模块1001、第一控制模块1002、第一判断模块1003、第二控制模块1004以及第二判断模块1005。
确定模块1001，用于根据第一热成像图中的人脸区确定用户存在时，提示用户将手放入水龙头下方。
第一控制模块1002，用于根据第二热成像图中的水龙头区确定用户手部处于水龙头区时，控制水龙头打开。
第一判断模块1003，用于根据第三热成像图确定第一手部温度和湿润揉搓时长满足预设条件时，控制水龙头关闭，并提示用户涂抹洗手液，第三热成像图为按照预设间隔获取的热成像图。
第二控制模块1004，用于根据第四热成像图中的洗手液区确定用户手部放入洗手液区时，控制洗手液打开，并提示用户进行手部揉搓。
第二判断模块1005，用于根据第五热成像图确定第二手部温度满足预设条件后，控制水龙头打开，并提示用户进行手部清洗，第五热成像图为按照预设间隔获取的热成像图。
可选的，本申请实施例提供的洗手引导装置100还包括：获取模块1006。
获取模块1006，用于获取用户手部与热成像相机镜头的距离，根据距离与补偿系数对用户手部温度进行温度补偿，其中，补偿系数由热成像相机镜头的物理参数确定。
本申请实施例提供的基于成像的洗手引导装置可以执行上述实施例中的洗手引导方法，其实现原理和技术效果类似，在此不再赘述。
需要说明的是，应理解以上装置的各个模块的划分仅仅是一种逻辑功能的划分，实际实现时可以全部或部分集成到一个物理实体上，也可以物理上分开。且这些模块可以全部以软件通过处理元件调用的形式实现；也可以全部以硬件的形式实现；还可以部分模块通过处理元件调用软件的形式实现，部分模块通过硬件的形式实现。
图11为本申请实施例提供的基于热成像的洗手引导电子设备的结构示意图。如图11所示，本实施例提供的基于热成像的洗手引导电子设备110可以包括：
处理器1101。
存储器1102，用于存储终端设备的可执行指令。
其中，处理器配置为经由执行可执行指令来执行上述基于热成像的洗手引导方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。
本申请实施例还提供一种基于热成像的洗手引导系统，包括：成像设备、水龙头、洗手液、交互镜以及如图11中的电子设备。
其中，成像设备包括热成相机，可见光相机、黄色光源以及位于可见光相机镜头上的窄带滤光片，窄带滤光片的中心波长与黄色光源的波长一致。
成像设备、水龙头、洗手液和交互镜均与电子设备连接。
本申请实施例提供的基于热成像的洗手引导系统，可以执行上述实施例中的基于热成像的洗手引导方法，其实现原理和技术效果类似，在此不再赘述。
本申请实施例中还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述基于热成像的洗手引导方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。
一种可能的实现方式中，计算机可读介质可以包括随机存取存储器（RandomAccess Memory，RAM），只读存储器（Read-Only Memory，ROM），只读光盘（compact discread-only memory，CD-ROM）或其它光盘存储器，磁盘存储器或其它磁存储设备，或目标于承载的任何其它介质或以指令或数据结构的形式存储所需的程序代码，并且可由计算机访问。而且，任何连接被适当地称为计算机可读介质。例如，如果使用同轴电缆，光纤电缆，双绞线，数字用户线（Digital Subscriber Line，DSL）或无线技术（如红外，无线电和微波）从网站，服务器或其它远程源传输软件，则同轴电缆，光纤电缆，双绞线，DSL或诸如红外，无线电和微波之类的无线技术包括在介质的定义中。如本文所使用的磁盘和光盘包括光盘，激光盘，光盘，数字通用光盘（Digital Versatile Disc，DVD），软盘和蓝光盘，其中磁盘通常以磁性方式再现数据，而光盘利用激光光学地再现数据。上述的组合也应包括在计算机可读介质的范围内。
本申请实施例中还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述基于热成像的洗手引导方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。
在上述终端设备或者服务器的具体实现中，应理解，处理器可以是中央处理单元（英文：Central Processing Unit，简称：CPU），还可以是其他通用处理器、数字信号处理器（英文：Digital Signal Processor，简称：DSP）、专用集成电路（英文：ApplicationSpecific Integrated Circuit，简称：ASIC）等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本申请实施例所公开的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。
本领域技术人员可以理解，上述任一方法实施例的全部或部分步骤可以通过与程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于计算机可读取存储介质中，该程序被执行时，执行上述方法实施例的全部或部分的步骤。
本申请技术方案如果以软件的形式实现并作为产品销售或使用时，可以存储在计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在存储介质中，包括计算机程序或者若干指令。该计算机软件产品使得计算机设备（可以是个人计算机、服务器、网络设备或者类似的电子设备）执行本申请实施例上述方法的全部或部分步骤。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，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，或者对其中部分或者全部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申请各实施例技术方案的范围。
Claims (12)
1.一种基于热成像的洗手引导方法，其特征在于，包括：
根据第一热成像图中的用户区确定用户存在时，提示所述用户将手放入水龙头下方；
根据第二热成像图中的水龙头区确定用户手部处于水龙头区时，控制所述水龙头打开；
根据第三热成像图确定第一手部温度和湿润揉搓时长满足预设条件时，控制所述水龙头关闭，并提示所述用户涂抹洗手液，所述第三热成像图为按照预设间隔获取的热成像图；
根据第四热成像图中的洗手液区确定所述用户手部放入洗手液区时，控制洗手液打开，并提示所述用户进行手部泡沫揉搓；
根据第五热成像图确定第二手部温度满足预设条件后，控制所述水龙头打开，并提示用户进行手部清洗，所述第五热成像图为按照预设间隔获取的热成像图。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据第三热成像图确定第一手部温度和湿润揉搓时长满足预设条件时，控制所述水龙头关闭，包括：
在获取到每帧第三热成像图时，获取所述第三热成像图处于第一预设温度范围内的物体像素，以及所述物体像素的温度平均值，所述温度平均值用于指示所述第一手部温度；
若每一帧所述物体像素与前一帧所述物体像素的变化率大于第一预设值时，确定所述用户手部正在湿润揉搓，并基于所述变化率持续获取所述湿润揉搓时长；
若所述第一手部温度与水流温度的差值小于第二预设值，且所述湿润揉搓时长大于预设时长，则确定所述第一手部温度和湿润时长满足预设条件，控制所述水龙头关闭。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据第五热成像图确定第二手部温度满足预设条件后，控制所述水龙头打开，包括：
按照预设间隔获取第五热成像图，根据所述第五热成像图获取所述用户手部泡沫揉搓时的温度，其中，首个第五热成像图对应所述用户手部泡沫揉搓时的第一温度，后续第五热成像图对应所述用户手部泡沫揉搓时的第二温度；
在泡沫揉搓时长大于预设时长时，判断所述第二温度与所述第一温度的差值是否大于预设温度阈值；
若是，停止获取第五热成像图像，并确定所述第二手部温度满足预设条件，控制所述水龙头打开。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述第五热成像图获取所述用户手部泡沫揉搓时的温度，包括：
获取所述第五热成像图中每个用户手部像素的温度，并由高到低进行排序；
将所述手部像素的温度处于前N%的手部像素的温度的平均值，作为所述用户手部泡沫揉搓时的温度。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述判断所述第二温度与所述第一温度的差值是否大于预设温度阈值之前，所述方法还包括：
在确定所述第一手部温度和湿润时长满足预设条件后，获取所述用户手部的温度变化率，其中，所述温度变化率由所述水流温度、手部湿润揉搓开始温度、手部湿润揉搓结束温度以及湿润揉搓时长确定；
根据所述温度变化率、所述第一温度、空气温度以及所述泡沫揉搓时长确定所述温度阈值。
6.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，所述热成像图像是通过热成像相机获取的，所述方法还包括：
获取所述用户手部与所述热成像相机镜头的距离；
根据所述距离与补偿系数对所述用户手部温度进行温度补偿，其中，所述补偿系数由所述热成像相机镜头的物理参数确定。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述获取所述用户手部与所述热成像相机镜头的距离，包括：
通过可见光相机获取黄色光源下拍摄的所述用户手部的图像，其中所述用户手部的图像中包括所述用户的手部、手部阴影以及背景，所述热成像相机和所述可见光相机处于同一光轴；
获取所述用户手部的图像中所述用户的手部长度和所述手部阴影长度的比值；
根据预设距离与所述比值，获取所述用户手部与所述热成像相机镜头的距离，其中，所述预设距离为所述可见光相机镜头至洗手台的距离。
8.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在交互镜上显示能量进度条，其中，所述能量进度条可以根据所述湿润揉搓时长和/或所述泡沫揉搓时长逐步填满，以对所述用户的洗手过程进行提示。
9.一种基于热成像的洗手引导装置，其特征在于，包括：
确定模块，用于根据第一热成像图中的人脸区确定用户存在时，提示所述用户将手放入水龙头下方；
第一控制模块，用于根据第二热成像图中的水龙头区确定用户手部处于水龙头区时，控制所述水龙头打开；
第一判断模块，用于根据第三热成像图确定第一手部温度和湿润揉搓时长满足预设条件时，控制所述水龙头关闭，并提示所述用户涂抹洗手液，所述第三热成像图为按照预设间隔获取的热成像图；
第二控制模块，用于根据第四热成像图中的洗手液区确定所述用户手部放入洗手液区时，控制洗手液打开，并提示所述用户进行手部揉搓；
第二判断模块，用于根据第五热成像图确定第二手部温度满足预设条件后，控制所述水龙头打开，并提示用户进行手部清洗，所述第五热成像图为按照预设间隔获取的热成像图。
10.一种电子设备，其特征在于，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序以实现权利要求1-8中任一项所述的方法。
11.一种基于热成像的洗手引导系统，其特征在于，包括：成像设备、水龙头、洗手液、交互镜以及如权利要求10所述的电子设备；
所述成像设备包括热成相机，可见光相机、黄色光源以及位于所述可见光相机镜头上的窄带滤光片，所述窄带滤光片的中心波长与所述黄色光源的波长一致；
所述成像设备、所述水龙头、所述洗手液和所述交互镜均与所述电子设备连接。
12.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行以实现权利要求1-8中任一项所述的方法。
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