TWI755997B - 熱成像人臉偵測技術之體溫量測系統與方法 - Google Patents

Abstract

一種熱成像人臉偵測技術之體溫量測系統，包括：蒐集單元係用於擷取環境中複數物體的複數影像資訊；自動標記單元連接蒐集單元，並將複數影像資訊透過第一判斷方式處理從而獲得對準資訊；偵測單元連接蒐集單元與自動標記單元，該蒐集單元中的第一擷取單元根據對準資訊再次擷取環境中複數物體的複數熱成像影像資訊，接著偵測單元係透過第二判斷方式對複數熱成像影像資訊進行成像處理從而獲得複數熱成像物體資訊；以及熱成像單元連接偵測單元，熱成像單元根據複數熱成像物體資訊進行溫度標示從而獲得複數溫度成像資訊。

Description

熱成像人臉偵測技術之體溫量測系統與方法

本發明係關於一種偵測系統與方法，特別是關於一種熱成像人臉偵測技術之體溫量測系統與方法。

在許多場域中，為了因應大量的體溫量測與監控需求，市面上一般普遍採用最高溫警示的熱成像體溫自動量測系統，來取代傳統耳溫槍或額溫槍的人工量測方式，以達成自動化以及避免人員近距離接觸而感染疾病。最高溫警示的熱成像體溫自動量測系統，是在特定的紅外光波段，接收待測目標的紅外線輻射能量分布，並將其反映到系統中的光敏元件，從而獲得整個觀測畫面的紅外線熱圖像。經過溫度校正後，熱成像上不同的像素值高低即代表觀測目標的準確表面溫度值。接著再判別整個畫面中的最高溫度，是否超過系統設定的溫度門檻值，以決定是否提出警示。

該方法雖然快速，然而卻容易因手持熱湯或熱飲等因素，而造成系統誤警示，除了造成受測者的困擾，也須配置多個工作人員以排除誤判情況。近年人工智慧技術之進步，現行市面上已研發出進階的熱成像體溫自動量測系統，則額外搭配可見光攝影機以獲取彩色影像，並透過基於可見 光之人臉偵測演算法，精確標示出人臉部位的方框座標，再針對熱成像中該人臉方框的區域進行溫度觀測，以此避免前述整張畫面的最高溫警示法中之誤判情形。

然而最高溫警示法之缺失明顯，其誤判現象往往造成受測人員困擾，也無法確實降低工作人員之人力，而加入人臉偵測的進階檢測系統，雖然正常情況下，可以大幅減低誤警示情形，但該機制完全依賴於可見光攝影機獲取之彩色影像，因此其偵測能力容易受到環境照明度之影響，有時甚至也可能因為臉部特殊化妝或是使用照片，使得人臉偵測機制失靈，進而使量測區域及溫度讀數失準；由此所造成的誤警示或漏警示，對於準確率要求高的應用場景，如機場安檢或是門禁之檢測系統，所造成的損失將是難以估計的。另外也因為系統必須同時配置兩種鏡頭的緣故，產品尺寸較大，因此可應用場域受到許多限制。

鑒於上述習知技術之缺點，本發明提出使用熱成像人臉偵測技術之體溫量測系統與方法，可只透過紅外線攝影機，獲取之熱成像，直接進行人臉偵測，在熱成像中標示出精確的人臉區域，來解決上述的缺點。

為了達到上述目的，根據本發明所提出之一種熱成像人臉偵測技術之體溫量測系統，其中包括：一蒐集單元，該蒐集單元係用於擷取環境中複數物體的複數影像資訊；一 自動標記單元，該自動標記單元係電性連接該蒐集單元，並將該複數影像資訊透過一第一判斷方式進行處理從而獲得一對準資訊；一偵測單元，該偵測單元係電性連接該蒐集單元與該自動標記單元，其中該蒐集單元中的一第一擷取單元根據該對準資訊再次擷取環境中複數物體的複數熱成像影像資訊，接著該偵測單元係透過一第二判斷方式對該複數熱成像影像資訊進行成像處理從而獲得複數熱成像物體資訊；以及一熱成像單元，該熱成像單元係電性連接該偵測單元，該熱成像單元根據該複數熱成像物體資訊進行溫度標示從而獲得複數溫度成像資訊。

本發明的該熱成像人臉偵測技術之體溫量測系統，其中該第一判斷方式係先將該複數影像資訊中的一第一影像資訊與一第二影像資訊分別進行一第一特徵處理從而獲得該第一影像資訊的一第一位置資訊與該第二影像資訊的一第二位置資訊，接著將該第一位置資訊與該第二位置資訊進行一第二特徵處理從而獲得該第一位置資訊的一第一座標資訊與該第二位置資訊的一第二座標資訊，再接著將該第一座標資訊與該第二座標資訊對該蒐集單元的座標進行比較從而獲得該對準資訊。

本發明的該熱成像人臉偵測技術之體溫量測系統，其中該第一特徵處理係用於判斷該第一影像資訊與該第二影像資訊的三維座標點係成像於該蒐集單元的位置，從而 獲得該第一影像資訊與該第二影像資訊的第一位置資訊與該第二位置資訊。

本發明的該熱成像人臉偵測技術之體溫量測系統，其中該第二特徵處理係用於判斷該第一位置資訊與該第二位置資訊的位置資訊係成像於該蒐集單元的座標，從而獲得該第一位置資訊的該第一座標資訊與該第二位置資訊的該第二座標資訊。

本發明的該熱成像人臉偵測技術之體溫量測系統，其中該第一影像資訊為該蒐集單元中的該第一擷取單元擷取環境中複數物體的該複數影像資訊中的一熱成像資訊。

本發明的該熱成像人臉偵測技術之體溫量測系統，其中該第二影像資訊為該蒐集單元中的一第二擷取單元擷取環境中複數物體的該複數影像資訊中的一可見光資訊。

本發明的該熱成像人臉偵測技術之體溫量測方法，其中包括：利用該蒐集單元係用於擷取環境中複數物體的複數影像資訊；接著透過自動標記單元對該複數影像資訊透過該第一判斷方式進行處理，其中該第一判斷方式係先將該複數影像資訊中的一第一影像資訊與一第二影像資訊分別進行一第一特徵處理從而獲得該第一影像資訊的一第一位置資訊與該第二影像資訊的一第二位置資訊，接著將該第一位置資訊與該第二位置資訊進行一第二特徵處理從而獲得該第一位置資訊的一第一座標資訊與該第二位置資訊的一 第二座標資訊，再接著將該第一座標資訊與該第二座標資訊對該蒐集單元進行比較從而獲得該對準資訊；再接著該蒐集單元中的該第一擷取單元根據該對準資訊再次擷取環境中複數物體的複數熱成像影像資訊，該偵測單元係透過該第二判斷方式對該複數熱成像影像資訊進行成像處理從而獲得複數熱成像物體資訊；以及該熱成像單元根據該複數熱成像物體資訊進行溫度標示從而獲得複數溫度成像資訊。

本發明的該熱成像人臉偵測技術之體溫量測方法，其中該第一特徵處理係用於判斷該第一影像資訊與該第二影像資訊的三維座標點係成像於該蒐集單元的位置，從而獲得該第一影像資訊與該第二影像資訊的第一位置資訊與該第二位置資訊。

本發明的該熱成像人臉偵測技術之體溫量測方法，其中該第二特徵處理係用於判斷該第一位置資訊與該第二位置資訊的位置資訊係成像於該蒐集單元的座標，從而獲得該第一位置資訊的該第一座標資訊與該第二位置資訊的該第二座標資訊。

本發明的該熱成像人臉偵測技術之體溫量測方法，其中該第一影像資訊為該蒐集單元中的該第一擷取單元擷取環境中複數物體的該複數影像資訊中的一熱成像資訊，以及該第二影像資訊為該蒐集單元中的該第二擷取單元擷取環境中複數物體的該複數影像資訊中的一可見光資訊。

以上之概述與接下來的詳細說明及附圖，皆是為了能進一步說明本創作達到預定目的所採取的方式、手段及功效。而有關本創作的其他目的及優點，將在後續的說明及圖式中加以闡述。

1:蒐集單元

2:自動標記單元

3:偵測單元

4:熱成像單元

11:第一擷取單元

12:第二擷取單元

第一圖係為熱成像人臉偵測技術之體溫量測系統之示意圖；第二圖係為熱成像人臉區域測溫流程之示意圖。

以下係藉由特定的具體實例說明本創作之實施方式，熟悉此技藝之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地了解本創作之優點及功效。

請參閱第一圖所示，本發明熱成像人臉偵測技術之體溫量測系統之示意圖，其中熱成像人臉偵測技術之體溫量測系統包含蒐集單元1、自動標記單元2、偵測單元3與熱成像單元4所組成，其中該蒐集單元1係用於擷取環境中複數物體的複數影像資訊，該自動標記單元2係電性連接該蒐集單元1，並將該複數影像資訊透過一第一判斷方式進行處理從而獲得一對準資訊，該偵測單元3係電性連接該蒐集單元1與該自動標記單元2，其中該蒐集單元1中的一第一擷取單元11根據該對準資訊再次擷取環境中複數物體的複數熱成像影像資訊，接著該偵測單元3係透過一第二判斷方式對該複數 熱成像影像資訊進行成像處理從而獲得複數熱成像物體資訊，以及該熱成像單元4係電性連接該偵測單元3，該熱成像單元4根據該複數熱成像物體資訊進行溫度標示從而獲得複數溫度成像資訊；該複數熱成像影像資訊為每一物體的熱成像影像資訊，該複數熱成像物體資訊為每一物體的熱成像物體資訊，該複數溫度成像資訊為每一物體的溫度成像資訊。

再一較佳實施例中，該第一判斷方式係先將該複數影像資訊中的一第一影像資訊與一第二影像資訊分別進行一第一特徵處理從而獲得該第一影像資訊的一第一位置資訊與該第二影像資訊的一第二位置資訊，接著將該第一位置資訊與該第二位置資訊進行一第二特徵處理從而獲得該第一位置資訊的一第一座標資訊與該第二位置資訊的一第二座標資訊，再接著將該第一座標資訊與該第二座標資訊對該蒐集單元1的座標進行比較從而獲得該對準資訊；其中該第一影像資訊為該蒐集單元1中的該第一擷取單元11擷取環境中複數物體的該複數影像資訊中的一熱成像資訊，該第二影像資訊為該蒐集單元1中的一第二擷取單元12擷取環境中複數物體的該複數影像資訊中的一可見光資訊。

該第一特徵處理係用於判斷該第一影像資訊與該第二影像資訊的三維座標點係成像於該蒐集單元1的位置，從而獲得該第一影像資訊與該第二影像資訊的第一位置資訊與該第二位置資訊；再一較佳實施例中，該複數物體的 複數影像資訊進行第一特徵處理來判斷該第一影像資訊與該第二影像資訊的三維座標點係成像於該蒐集單元1的二維成像平面位置，從而獲得該第一影像資訊與該第二影像資訊的第一位置資訊與該第二位置資訊。

該第二特徵處理係用於判斷該第一位置資訊與該第二位置資訊的位置資訊係成像於該蒐集單元1的座標，從而獲得該第一位置資訊的該第一座標資訊與該第二位置資訊的該第二座標資訊；再一較佳實施例中，當某一物體由第一擷取裝置與第二擷取裝置擷取資訊時，因第一擷取裝置與第二擷取裝置於不同位置擷取環境中該物體的該影像資訊，該影像資訊則分別成像於該第一擷取裝置與第二擷取裝置上，因此對該第一位置資訊與該第二位置資訊進行第二特徵處理來判斷該第一位置資訊與該第二位置資訊的位置資訊係成像於該蒐集單元1(第一擷取裝置與第二擷取裝置)的座標，從而獲得該第一位置資訊的該第一座標資訊與該第二位置資訊的該第二座標資訊；以及將該第一座標資訊與該第二座標資訊對該蒐集單元1的座標進行比較從而獲得該對準資訊，其中該對準資訊為第二擷取單元12擷取物體的影像資訊中所成像的座標位置(將可見光影像的人臉方框，完整映射到熱成像中的人臉位置)。

再一較佳實施例中，該蒐集單元1中的一第一擷取單元11根據該對準資訊再次擷取環境中複數物體的複數熱 成像影像資訊，接著該偵測單元3係透過一第二判斷方式對該複數熱成像影像資訊進行成像處理從而獲得複數熱成像物體資訊，其中該第二判斷方式為將該複數熱成像影像資訊進行特徵金字塔判斷，該特徵金字塔判斷例如係由1個標準卷積和17個倒殘差模塊堆疊而成的全卷積神經網路架構，其中每個倒殘差模塊中都包含了2個點卷積和1個深度卷積，其中第一個點卷積負責特徵圖數的擴增，而深度卷積則為逐通道的卷積，對每一個通道進行了各自的卷積操作，再交由第二個點卷積將各通道的特徵圖相結合，從而獲得複數熱成像物體資訊，透過此方式有效保留小物件資訊的淺層特徵圖與利於大物件偵測的深層特徵圖，使得在面對不同尺度的人臉，仍有優異的偵測能力。

請參閱第二圖所示，而第二圖是根據第一圖為熱成像人臉偵測技術之體溫量測系統再進一步說明本發明熱成像人臉區域測溫流程之示意圖；該熱成像單元4根據該複數熱成像物體資訊進行溫度標示從而獲得複數溫度成像資訊，根據該複數溫度成像資訊可順利偵測及標示出溫度成像之中的人臉區域，後續可讀取該區域中的像素讀數，經過背景溫度校正以及相對應的溫度轉換，即可獲得其精確之溫度值之陣列，將該溫度陣列與系統預先設定之溫度門檻值比較，若有超過之情形則提出警示。

再另一較佳實施例中，本發明的熱成像人臉偵測 技術之體溫量測方法，其中包括：利用該蒐集單元1係用於擷取環境中複數物體的複數影像資訊；接著透過自動標記單元2對該複數影像資訊透過該第一判斷方式進行處理，其中該第一判斷方式係先將該複數影像資訊中的一第一影像資訊與一第二影像資訊分別進行一第一特徵處理從而獲得該第一影像資訊的一第一位置資訊與該第二影像資訊的一第二位置資訊，接著將該第一位置資訊與該第二位置資訊進行一第二特徵處理從而獲得該第一位置資訊的一第一座標資訊與該第二位置資訊的一第二座標資訊，再接著將該第一座標資訊與該第二座標資訊對該蒐集單元1進行比較從而獲得該對準資訊；再接著該蒐集單元1中的該第一擷取單元11根據該對準資訊再次擷取環境中複數物體的複數熱成像影像資訊，該偵測單元3係透過該第二判斷方式對該複數熱成像影像資訊進行成像處理從而獲得複數熱成像物體資訊；以及熱成像單元4根據該複數熱成像物體資訊進行溫度標示從而獲得複數溫度成像資訊。

需陳明者，以上所述僅為本案之較佳實施例，並非用以限制本創作，若依本創作之構想所作之改變，在不脫離本創作精神範圍內，例如：對於構型或佈置型態加以變換，對於各種變化，修飾與應用，所產生等效作用，均應包含於本案之權利範圍內，合予陳明。

1:蒐集單元

2:自動標記單元

3:偵測單元

4:熱成像單元

11:第一擷取單元

12:第二擷取單元

Claims (10)

1. 一種熱成像人臉偵測之體溫量測系統，其中包括：一蒐集單元，該蒐集單元係用於擷取環境中複數物體的複數影像資訊；一自動標記單元，該自動標記單元係電性連接該蒐集單元，並將該複數影像資訊透過一第一判斷方式進行處理從而獲得一對準資訊；一偵測單元，該偵測單元係電性連接該蒐集單元與該自動標記單元，其中該蒐集單元中的一第一擷取單元根據該對準資訊再次擷取環境中複數物體的複數熱成像影像資訊，接著該偵測單元係透過一第二判斷方式對該複數熱成像影像資訊進行一特徵金字塔判斷，該特徵金字塔係由一標準卷積和複數倒殘差模塊堆疊而成，每一個倒殘差模塊係由一第一個點卷積、一深度卷積與一第二個點卷積組成，其中該第一個點卷積負責特徵圖數的擴增，再利用該深度卷積對每一個通道進行卷積操作，最後交由該第二個點卷積將各通道的特徵圖相結合，從而獲得複數熱成像物體資訊；以及一熱成像單元，該熱成像單元係電性連接該偵測單元，該熱成像單元根據該複數熱成像物體資訊進行溫度標示從而獲得複數溫度成像資訊。
2. 如申請專利範圍第1項所述之熱成像人臉偵測之體溫量測系統，其中該第一判斷方式係先將該複數影像資訊中的一第一影像資訊與一第二影像資訊分別進行一第一特徵處理從而獲得該第一影像資訊的一第一位置資訊與該第二影像資訊的一第二位置資訊，接著將該第一位置資訊與該第二位置資訊進行一第二特徵處理從而獲得該第一位置資訊的一第一座標資訊與該第二位置資訊的一第二座標資訊，再接著將該第一座標資訊與該第二座標資訊對該蒐集單元的座標進行比較從而獲得該對準資訊。
3. 如申請專利範圍第2項所述之熱成像人臉偵測之體溫量測系統，其中該第一特徵處理係用於判斷該第一影像資訊與該第二影像資訊的三維座標點係成像於該蒐集單元的位置，從而獲得該第一影像資訊與該第二影像資訊的第一位置資訊與該第二位置資訊。
4. 如申請專利範圍第2項所述之熱成像人臉偵測之體溫量測系統，其中該第二特徵處理係用於判斷該第一位置資訊與該第二位置資訊的位置資訊係成像於該蒐集單元的座標，從而獲得該第一位置資訊的該第一座標資訊與該第二位置資訊的該第二座標資訊。
5. 如申請專利範圍第2項所述之熱成像人臉偵測之體溫量測系統，其中該第一影像資訊為該蒐集單元中的該第一擷取 單元擷取環境中複數物體的該複數影像資訊中的一熱成像資訊。
6. 如申請專利範圍第2項所述之熱成像人臉偵測之體溫量測系統，其中該第二影像資訊為該蒐集單元中的一第二擷取單元擷取環境中複數物體的該複數影像資訊中的一可見光資訊。
7. 一種熱成像人臉偵測之體溫量測方法，係實施於熱成像人臉偵測之體溫量測系統，包括：利用該蒐集單元係用於擷取環境中複數物體的複數影像資訊；接著透過自動標記單元對該複數影像資訊透過該第一判斷方式進行處理，其中該第一判斷方式係先將該複數影像資訊中的一第一影像資訊與一第二影像資訊分別進行一第一特徵處理從而獲得該第一影像資訊的一第一位置資訊與該第二影像資訊的一第二位置資訊，接著將該第一位置資訊與該第二位置資訊進行一第二特徵處理從而獲得該第一位置資訊的一第一座標資訊與該第二位置資訊的一第二座標資訊，再接著將該第一座標資訊與該第二座標資訊對該蒐集單元進行比較從而獲得該對準資訊；再接著該蒐集單元中的該第一擷取單元根據該對準資訊再次擷取環境中複數物體的複數熱成像影像資訊，該偵測單元係透過該第二判斷方式對該複數熱成像影像資訊進 行一特徵金字塔判斷，該特徵金字塔係由一標準卷積和複數倒殘差模塊堆疊而成，每一個倒殘差模塊係由一第一個點卷積、一深度卷積與一第二個點卷積組成，其中該第一個點卷積負責特徵圖數的擴增，再利用該深度卷積對每一個通道進行卷積操作，最後交由該第二個點卷積將各通道的特徵圖相結合，從而獲得複數熱成像物體資訊；以及該熱成像單元根據該複數熱成像物體資訊進行溫度標示從而獲得複數溫度成像資訊。
8. 如申請專利範圍第7項所述之熱成像人臉偵測之體溫量測方法，其中該第一特徵處理係用於判斷該第一影像資訊與該第二影像資訊的三維座標點係成像於該蒐集單元的位置，從而獲得該第一影像資訊與該第二影像資訊的第一位置資訊與該第二位置資訊。
9. 如申請專利範圍第7項所述之熱成像人臉偵測之體溫量測方法，其中該第二特徵處理係用於判斷該第一位置資訊與該第二位置資訊的位置資訊係成像於該蒐集單元的座標，從而獲得該第一位置資訊的該第一座標資訊與該第二位置資訊的該第二座標資訊。
10. 如申請專利範圍第7項所述之熱成像人臉偵測之體溫量測方法，其中該第一影像資訊為該蒐集單元中的該第一擷取單元擷取環境中複數物體的該複數影像資訊中的一熱成像資訊，以及該第二影像資訊為該蒐集單元中的該第二擷 取單元擷取環境中複數物體的該複數影像資訊中的一可見光資訊。

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