TWM602631U - 人臉追蹤測溫系統 - Google Patents

Abstract

一種人臉追蹤測溫系統，係包含有一影像擷取鏡頭、一熱紅外線擷取鏡頭及一中央處理電路板，該中央處理電路用以能夠透過該影像擷取鏡頭及該熱紅外線擷取鏡頭分別擷取一或多個影像數據與一或多個的熱成像數據，再將影像數據與熱成像數據進行位置匹配，之後再對該影像數據進行臉部辨識以取得未移動或是移動中的臉部位置，並再依據該臉部位置於該熱成像數據上進行標記以取得臉部位置的溫度值。

Description

人臉追蹤測溫系統

本創作是有關一種人臉追蹤測溫系統，是一種能夠辨識以取得未移動或是移動中的臉部位置及其溫度值之人臉追蹤測溫系統。

由於為了能夠有效阻絕冠狀病毒疾病的影響，故現今很多國家皆提倡出入公共場所應配戴口罩，以防止爆發大規模的感染；除此之外，經過醫學證實，當病人開始有發燒現象時，其體內的病毒即開始具有傳染性，故為了有效管控人員的身體狀況，故會於進出門口處設置體溫計、 耳溫槍、額溫槍這一類的裝置進行量測體溫。

然而體溫計與耳溫槍這一類的接觸式裝置，皆需要其檢測頭接觸人體方能檢測，此一檢測過程係會造成待測人員的不便，具長期且大量使用於不同人，其衛生問題亦值得憂慮。

而額溫槍這一類的裝置，雖然能夠非接觸式的量測體溫，但同時也容易受到環境溫度的影響，進而容易造成體溫量測的誤差，這對於有需要嚴謹管控進出的場所或是公司來講，將是一大風險。

因此，針對上述問題，若是能夠搭配紅外線感測鏡頭與攝像鏡頭，一部分能夠進行拍攝與紀錄進出人員的影像之外，更能夠透過紅外線感測鏡頭來感測體溫，如此將能夠精準的掌控進出人員的體溫狀態，因此，本案應為一最佳解決方案。

本創作人臉追蹤測溫系統，係包含：一殼體；一影像擷取鏡頭，係設置於該殼體上；一熱紅外線擷取鏡頭，係設置於該殼體上；一中央處理電路板，係設置於該殼體內，該中央處理電路係與該影像擷取鏡頭及該熱紅外線擷取鏡頭電性連接，其中該中央處理電路用以能夠透過該影像擷取鏡頭及該熱紅外線擷取鏡頭分別擷取一或多個影像數據與一或多個的熱成像數據，再將影像數據與熱成像數據進行位置匹配，之後再對該影像數據進行臉部辨識以取得臉部位置，並再依據該臉部位置於該熱成像數據上進行標記以取得臉部位置的溫度值。

更具體的說，所述中央處理電路板更包含有一圖片擷取單元，該圖片擷取單元係能夠透過該影像擷取鏡頭及該熱紅外線擷取鏡頭進行擷取一或多個影像數據與一或多個的熱成像數據。

更具體的說，所述中央處理電路板更包含有一位置調整單元，該位置調整單元用以能夠將該影像數據之位置與熱成像數據之位置進行疊加匹配與調整。

更具體的說，所述中央處理電路板更包含有一臉部追蹤單元，用以能夠進行擷取多個與臉部相關的屬性，以獲取臉部位置，並於該影像數據之畫面中移動中的臉部位置做追蹤，以獲取一或多個移動參數座標。

更具體的說，所述中央處理電路板更包含有一與該臉部追蹤單元相連接之人臉特徵獲取單元，用以將追蹤之移動參數座標的臉部位置，依據一人臉比例數據進行判斷出該臉部位置上的人臉特徵大小及位置。

更具體的說，所述人臉特徵係能夠為額頭。

更具體的說，所述中央處理電路板更包含有一人臉位置標註單元，用以將取得之臉部位置於該熱成像數據上進行標記。

更具體的說，所述中央處理電路板更包含有一與該人臉位置標註單元相連接之人臉溫度獲取單元，用以依據該人臉位置標註單元所標記之位置及該熱成像數據，來取得該臉部位置所對應的溫度值。

更具體的說，所述中央處理電路板更包含有一熱源排除單元，用以能夠將臉部位置之外的熱源或/及將過大或是過小的臉部位置進行排除。

更具體的說，所述熱源排除單元能夠判斷出該臉部位置大小，並依據一臉部大小數據，進行排除過大或是過小的臉部位置，用以能夠減少不必要的臉部位置溫度值偵測。

更具體的說，所述中央處理電路板更包含有一溫度校正單元，用以能夠透過一校正數據與所偵測出之熱成像數據進行校正。

更具體的說，所述校正數據係能夠透過一黑體輻射偵測器或是一額溫槍進行取得。

更具體的說，所述中央處理電路板更包含有一記錄單元，用以能夠紀錄通過人數、超溫人臉或是全畫面內容，並能夠匯出為一資訊檔。

有關於本創作其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。

請參閱1~3圖，為本創作人臉追蹤測溫系統及其方法之實施結構示意圖、內部架構示意圖及中央處理電路板之架構示意圖，由圖中可知，該人臉追蹤測溫系統係為一裝置來實施，而該系統係具有一殼體1，該殼體1內係包含有一影像擷取鏡頭11及一熱紅外線擷取鏡頭12及一中央處理電路板13。

其中該中央處理電路板13係包含： (1)     一圖片擷取單元131，係能夠透過該影像擷取鏡頭11及該熱紅外線擷取鏡頭12進行擷取一或多個影像數據與一或多個的熱成像數據。 (2)     一位置調整單元132，用以能夠將該影像數據之位置與熱成像數據之位置進行疊加匹配與調整。 (3)     一臉部追蹤單元133，用以能夠進行擷取多個與臉部相關的屬性，以獲取臉部位置，並於該影像數據之畫面中移動中的臉部位置做追蹤，以獲取一或多個移動參數座標。 (4)     一人臉特徵獲取單元134，用以將追蹤之移動參數座標的臉部位置，依據一人臉比例數據進行判斷出該臉部位置上的人臉特徵大小及位置，而該人臉特徵係能夠為額頭。 (5)     一人臉位置標註單元135，用以將取得之臉部位置於該熱成像數據上進行標記。 (6)     一人臉溫度獲取單元136，用以依據該人臉位置標註單元135所標記之位置及該熱成像數據，來取得該臉部位置所對應的溫度值。 (7)     一熱源排除單元137，用以能夠將該熱成像數據之臉部位置範圍之外的熱源進行排除，而該熱源排除單元137更能夠判斷出該臉部位置之範圍大小，並依據一臉部大小數據，進行排除過大或是過小的臉部位置範圍，用以能夠減少不必要的臉部位置溫度值偵測。 (8)     一溫度校正單元138，用以能夠透過一校正數據與所偵測出之熱成像數據進行校正，而該校正數據係能夠透過一黑體輻射偵測器或是一額溫槍進行取得。 (9)     一記錄單元139，用以能夠紀錄通過人數、超溫人臉或是全畫面內容，並能夠匯出為一資訊檔。

而該人臉追蹤測溫裝置之應用方法，如第4圖所示，其過程為： (1)     係透過影像擷取鏡頭及熱紅外線擷取鏡頭，以分別擷取一或多個影像數據與一或多個的熱成像數據401； (2)     再將影像數據與熱成像數據進行疊加匹配與調整402； (3)     之後再對該影像數據進行臉部辨識以取得臉部位置403，並再依據該臉部位置於該熱成像數據上進行標記以取得臉部位置的溫度值404。

而當實際運作時，該人臉追蹤測溫系統必須先啟動，並再透過影像擷取鏡頭11及熱紅外線擷取鏡頭12，以分別擷取一或多個影像數據（RGB 影像）與一或多個的熱成像數據（IR Thermal 影像）；

之後，則依據以下幾個程序來進行人臉溫度值判斷，而程序說明如下： (1)     如第5圖所示，能夠透過一電子設備2（電子設備2係為桌上型電腦、筆記型電腦、平板電腦或是智慧型手持裝置）與該人臉追蹤測溫系統進行連線，並透過該電子設備2之螢幕21顯示該電子設備2內部安裝的軟體上的運用工程界面22，調整RGB鏡頭與熱紅外線鏡頭(Thermal IR)的位置(左右位置、大小位置)，以將顯示的影像畫面（熱成像影像、RGB影像）疊加，以利校正； (2)     之後，再運用臉部偵測演算法（臉部辨識可偵測影像中的人臉，並傳回其位置的矩形座標），而於臉部偵測之前，能夠先取得一連串與臉部相關的屬性（例如，姿勢、性別、年齡、頭部姿勢、臉部汗毛和眼鏡等）。獲取RGB上128個特徵值，獲取人臉或戴口罩人臉的位置，而運算進一步說明如下： (a)      獲取人臉：影像獲取後進行二值化（數值化）作業，將畫面中所有的數值，進行與已經開發好的人臉資料庫，進行128特徵點分類（如鼻子或嘴巴的參數範圍為兩類），並計算此畫面中的數值為人臉的閥值是多少，即可知道此畫面是否有人臉及位置大小。 (b)     獲取戴口罩人臉：運用上述閥值及分類後的數值，可判斷是否臉部有遮蔽物，進一步獲取戴口罩人臉的位置。 (3)     再運用比例值做一計算，運用上述的追蹤人臉上，進一步計算並獲取額頭大小及位置，其中獲取額頭為上述已知人臉大小及位置後，人臉比例通常為框架上半部比例30%~50%（因額頭高低），所以獲取人臉框架後，即可運用眉毛往上比例（10%~20%）計算額頭高低。 (4)     之後，將影像數據（RGB 影像）獲取的人臉位置，找尋熱成像數據（IR Thermal 影像）中的人臉位置並標註顯示，而上述所提及的找尋，是指出廠時會運用工程界面將RGB 影像與熱成像影像大小及疊合，後續使用時，只要系統計算出人臉大小與位置，即可自動疊合於熱成像影像中，以找到人臉上額頭的溫度。 (5)     最後，將熱紅外線鏡頭上的Row Data（位元資料）運用做計算，獲取熱紅外線鏡頭上找尋到的溫度值，其中Row Data（位元資料）為一串由該熱紅外線鏡頭給予的電位參數，而熱成像影像則是將Row Data（位元資料）進行分類及上色所顯示出的影像（如第6圖所示）； 而上述針對Row Data（位元資料） 運用做計算，是要經過Row Data(位元資料)獲取電位參數後進行公式計算，主要是將四個參數RBFO，進行運用及計算，本溫度計算公式為T = B / Ln ( R / (RawVal - O) + F)，其中參數B、R、RawVal、O及F，其中RBFO為Planck constant（普朗克常數），而RawVal為熱紅外線鏡頭所回傳的Row Data（位元資料）。

由於環境中有不同的熱源，因此容易造成進行人臉溫度值誤判，故本案提出了以下的去除（排除）雜訊功能，功能敘述如下： (1)     因架設的環境有所不同，必須運用遮罩處理，將顯示在鏡頭中不必要的熱源作去除掉，這裡指的遮罩處理，是於工程界面上拉取不要紀錄的區域，會顯示於畫面中，如第7圖所示，當系統判斷到人臉後，會再進行此位置是否有重疊過遮罩位置的確認，如果有，則不紀錄。 (2)     排除非臉部的熱源。 (3)     運用[0033]的第2點提及的方式取得臉部大小之後，再進一步計算人臉的距離，這裡是因為熱紅外線鏡頭特性為接收訊號，越遠訊號會衰退，因此，畫面中的人會站至前後，而計算出人臉位置，即可補償同畫面人臉位置的溫度。 (4)     排除過大或過小的臉，排除不必要的低溫與高溫偵測。

而為了保持人臉溫度值的精準度，故本案能夠透過一校正數據與所偵測出之熱成像數據對該系統進行校正，而該校正數據係能夠透過一黑體輻射偵測器或是一額溫槍進行取得。

本案更具有追蹤與紀錄功能，功能敘述如下： (1)     紀錄通過人數，並拍照存檔，並可匯出資訊檔。 (2)     紀錄超溫人臉，並拍照存檔，並可匯出資訊檔。 (3)     紀錄全畫面，追蹤人與人之前的關係，並可匯出資訊檔。

本創作所提供之人臉追蹤測溫系統及其方法，與其他習用技術相互比較時，其優點如下： 1.         本創作能夠搭配紅外線感測鏡頭與攝像鏡頭，能夠進行拍攝與紀錄進出人員的影像之外，更能夠透過紅外線感測鏡頭來感測體溫，如此將能夠精準的掌控進出人員的體溫狀態。 2.         本創作能夠進行多臉追蹤並同時取得多臉的體溫狀態，因此非常適合應用於人潮繁多的環境使用，除此之外，本案更具有排除功能，用以能夠偵測出真實人臉或是去除人臉以外的熱源，以排除不必要的低溫與高溫偵測。

本創作已透過上述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本創作，任何熟悉此一技術領域具有通常知識者，在瞭解本創作前述的技術特徵及實施例，並在不脫離本創作之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本創作之專利保護範圍須視本說明書所附之請求項所界定者為準。

1:殼體 11:影像擷取鏡頭 12:熱紅外線擷取鏡頭 13:中央處理電路板 131:圖片擷取單元 132:位置調整單元 133:臉部追蹤單元 134:人臉特徵獲取單元 135:人臉位置標註單元 136:人臉溫度獲取單元 137:熱源排除單元 138:溫度校正單元 139:記錄單元 14:熱紅外線擷取鏡頭 2:電子設備 21:螢幕 22:運用工程界面

[第1圖] 係本創作人臉追蹤測溫系統之實施結構示意圖。 [第2圖] 係本創作人臉追蹤測溫系統之內部架構示意圖。 [第3圖] 係本創作人臉追蹤測溫系統之中央處理電路板之架構示意圖。 [第4圖] 係本創作人臉追蹤測溫系統之運作流程示意圖。 [第5圖] 係本創作人臉追蹤測溫系統之影像疊加校正示意圖。 [第6圖] 係本創作人臉追蹤測溫系統之熱成像影像示意圖。 [第7圖] 係本創作人臉追蹤測溫系統之遮罩處理示意圖。

1:殼體

11:影像擷取鏡頭

12:熱紅外線擷取鏡頭

13:中央處理電路板

Claims (13)

1. 一種人臉追蹤測溫系統，係包含： 一殼體； 一影像擷取鏡頭，係設置於該殼體上； 一熱紅外線擷取鏡頭，係設置於該殼體上； 一中央處理電路板，係設置於該殼體內，該中央處理電路係與該影像擷取鏡頭及該熱紅外線擷取鏡頭電性連接，其中該中央處理電路用以能夠透過該影像擷取鏡頭及該熱紅外線擷取鏡頭分別擷取一或多個影像數據與一或多個的熱成像數據，再將影像數據與熱成像數據進行位置匹配，之後再對該影像數據進行臉部辨識以取得臉部位置，並再依據該臉部位置於該熱成像數據上進行標記以取得臉部位置的溫度值。
2. 如請求項1所述之人臉追蹤測溫系統，其中該中央處理電路板更包含有一圖片擷取單元，該圖片擷取單元係能夠透過該影像擷取鏡頭及該熱紅外線擷取鏡頭進行擷取一或多個影像數據與一或多個的熱成像數據。
3. 如請求項1所述之人臉追蹤測溫系統，其中該中央處理電路板更包含有一位置調整單元，該位置調整單元用以能夠將該影像數據之位置與熱成像數據之位置進行疊加匹配與調整。
4. 如請求項1所述之人臉追蹤測溫系統，其中該中央處理電路板更包含有一臉部追蹤單元，用以能夠進行擷取多個與臉部相關的屬性，以獲取臉部位置，並於該影像數據之畫面中移動中的臉部位置做追蹤，以獲取一或多個移動參數座標。
5. 如請求項4所述之人臉追蹤測溫系統，其中該中央處理電路板更包含有一與該臉部追蹤單元相連接之人臉特徵獲取單元，用以將追蹤之移動參數座標的臉部位置，依據一人臉比例數據進行判斷出該臉部位置上的人臉特徵大小及位置。
6. 如請求項5所述之人臉追蹤測溫系統，其中該人臉特徵係能夠為額頭。
7. 如請求項1所述之人臉追蹤測溫系統，其中該中央處理電路板更包含有一人臉位置標註單元，用以將取得之臉部位置於該熱成像數據上進行標記。
8. 如請求項7所述之人臉追蹤測溫系統，其中該中央處理電路板更包含有一與該人臉位置標註單元相連接之人臉溫度獲取單元，用以依據該人臉位置標註單元所標記之位置及該熱成像數據，來取得該臉部位置所對應的溫度值。
9. 如請求項1所述之人臉追蹤測溫系統，其中該中央處理電路板更包含有一熱源排除單元，用以能夠將臉部位置之外的熱源或/及將過大或是過小的臉部位置進行排除。
10. 如請求項9所述之人臉追蹤測溫系統，其中該熱源排除單元能夠判斷出該臉部位置大小，並依據一臉部大小數據，進行排除過大或是過小的臉部位置，用以能夠減少不必要的臉部位置溫度值偵測。
11. 如請求項1所述之人臉追蹤測溫系統，其中該中央處理電路板更包含有一溫度校正單元，用以能夠透過一校正數據與所偵測出之熱成像數據進行校正。
12. 如請求項11所述之人臉追蹤測溫系統，其中該校正數據係能夠透過一黑體輻射偵測器或是一額溫槍進行取得。
13. 如請求項1所述之人臉追蹤測溫系統，其中該中央處理電路板更包含有一記錄單元，用以能夠紀錄通過人數、超溫人臉或是全畫面內容，並能夠匯出為一資訊檔。

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