CN111307294A - 一种体温测量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及红外测温技术领域，特别涉及一种配有黑体的红外测温仪。一种体温测量装置，它包括：黑体、热红外成像仪以及用于对黑体温度进行调控的控温板，黑体平行安装于热红外成像仪前侧，部分位于热红外成像仪成像范围内；控温板安装在热红外成像仪顶部；黑体、控温板与热红外成像仪为一体化结构。本发明将黑体集成到红外测温仪上，温度反馈从黑体表面测温直接反馈，设备整体体积小、功耗低、测温准确度提高。部署时无需两组安装支架，可以快速搭建测温通道，实现人员温度信息等初步筛选。
Description
技术领域
本发明涉及红外测温技术领域，特别涉及一种配有黑体的红外测温仪。
背景技术
温度属于人体健康的基础参考指标，发生疫情期间可采用测温方式快速筛查感染人群。测温分为接触检测和非接触检测，接触检测容易引起交叉感染，且检测速度慢，在公共场所等人流大的地方不适用。非接触检测主要依靠手持式额温计和红外测温仪，手持式额温计需要测试人员靠近被测人员，而且也只能一次测试一人，同样存在易感染，速度慢的缺点。红外测温是目前最主要的非接触式测温方式之一，具有响应速度快、测量范围宽、灵敏度高等优点，但是红外测温仪的测温精度受环境温度、热像仪的探测器温度的漂移影响，误差在±2℃，无法达到界别筛选疑似患者的标准。为了提高测试精度，红外测温仪配置黑体作为参考源，补偿环境温度与热像仪本身的温度漂移影响，可将测量误差控制在±0.3℃之内。
现有的人体测温产品，黑体与热像仪分开布置，黑体架设在被测人员旁边，由于视距问题，黑体距离测温目标越远，要求辐射面越大。安装调试时还需要考虑黑体与热像仪之间的距离，高度等因素，且黑体和热像仪都需要架设设备，成本较高。
发明内容
本发明的目的是：针对现有技术的不足，提供一种体积小巧、测量精度高的体温测量装置。
本发明的一个技术方案是：一种体温测量装置，它包括：黑体、热红外成像仪以及用于对黑体温度进行调控的控温板；黑体平行安装于热红外成像仪前侧，部分位于热红外成像仪成像范围内；控温板安装在热红外成像仪顶部；黑体、控温板与热红外成像仪为一体化结构。
在上述方案的基础上，具体的，黑体采用加热制冷片，温控板通过MOS管驱动加热制冷片。加热制冷片采用超导铝材料，以达到更好的温度均匀性。加热制冷片的表面覆盖黑体涂料作为辐射源，黑体涂料的辐射率不低于0.95，具有良好的温度辐射性能。
在上述方案的基础上，进一步的，黑体表面设有温度传感器；温度传感器绝对误差≤0.05℃；温度传感器与温控板建立信号连接用于反馈黑体表面温度。
在上述方案的基础上，进一步的，热红外成像仪包括：红外镜头、红外探测器、成像电路模块、图像处理模块以及数据接收显示模块；其中，红外镜头与红外探测器的中心轴对齐放置，红外镜头与红外探测器建立信号连接，红外探测器与成像电路模块建立信号连接，成像电路模块与图像处理模块建立信号连接，图像处理模块与数据接收显示模块建立信号连接。
成像电路模块能够对红外探测器进行时序和参数配置，成像电路模块中包括：AD采集子模块、校正子模块以及存储子模块；AD采集子模块接收红外探测器输出的模拟数据并转换为数字数据，校正子模块读取存储子模块的校正数据并与AD采集子模块的数据进行计算得到非均匀性校正后的数据，并将校正后数据传输到图像处理模块；图像处理模块能够进行人脸识别，识别到人脸之后自动计算人脸温度信息，并根据黑***置温度读数对人脸温度信息进行补偿，得到误差±0.3℃之内的人脸温度。数据接收显示模块对图像处理模块所处理后的图像及温度数据进行显示及保存。
在上述方案的基础上，进一步的，黑体与控温板通过L型安装架安装在热红外成像仪上；L型安装架的水平部与热红外成像仪壳体顶部固定连接，控温板安装于L型安装架的水平部；L型安装架的竖直部上安装有黑体，黑体中心轴线在水平方向上高于红外镜头中心轴线。
更进一步的，黑体辐射面尺寸小于25mm×25mm，至少覆盖红外镜头成像范围内头部20个有效像素，黑体距红外镜头的平面距离不超过10cm。
本发明的另一个技术方案是：一种体温测量装置的工作方法，包括以下步骤：
A.在热红外成像仪上安装黑体、控温板，黑体辐射面尺寸小于25mm×25mm，至少覆盖热红外成像仪成像范围内头部20个有效像素，黑体距热红外成像仪的平面距离不超过10cm；
B.将热红外成像仪安装至工作区域，热红外成像仪上电；
C.控温板MOS管驱动黑体内的加热制冷片实现温度调节，黑体上设置有温度传感器，温度传感器采集黑体表面实时温度，并发送至控温板，控温板通过PID算法调节黑体温度至设定温度T0；
D.热红外成像仪开始采集图像，对图像中的人脸进行识别并计算人脸温度β；对图像中黑体进行温度计算，得到黑***置温度T；
E.利用黑体设定温度T0与黑***置温度T的差值α，对人脸温度β进行补偿，得到校正后的温度T1，T1＝β+KT×α，其中，KT为黑***置温度T相关的预存储系数；
进一步的，步骤E后还包括：
F.对校正后的温度T1进行判别，若T1高于预设温度，热红外成像仪则发出警报，并自动保存包含该温度的图像。
有益效果：本发明将黑体集成到红外测温仪上，温度反馈从黑体表面测温直接反馈，设备整体体积小、功耗低、测温准确度提高。部署时无需两组安装支架，可以快速搭建测温通道，实现人员温度信息等初步筛选。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为图1去除热红外成像仪后的剖视图；
图3为本发明结构组成框图；
图4为本发明的工作方法流程图；
图中：1-黑体、2-热红外成像仪、2.1-红外镜头、2.2-红外探测器、2.3-成像电路模块、2.3.1-AD采集子模块、2.3.2-校正子模块、2.3.3-存储子模块、2.4-图像处理模块、2.5-数据接收显示模块、3-温度传感器、4-控温板、5-L型安装架。
具体实施方式
实施例1，参见附图1，一种体温测量装置，它包括：黑体1、热红外成像仪2以及用于对黑体1温度进行调控的控温板4；黑体1平行安装于热红外成像仪2前侧，部分位于热红外成像仪2成像范围内，不影响热红外成像仪2的其他范围内的成像；控温板4安装在热红外成像仪2顶部；黑体1、控温板4与热红外成像仪2为一体化结构。
本例中，黑体1与控温板4通过L型安装架5安装在热红外成像仪2上；L型安装架5的水平部与热红外成像仪2壳体顶部固定连接，控温板4安装于L型安装架5的水平部，本例中，L型安装架5的水平部为盒体结构，控温板4安装于盒体结构内；L型安装架5的竖直部上安装有黑体1，黑体1中心轴线在水平方向上高于红外镜头2.1中心轴线。
根据黑体特性，其有效辐射面越大热容越大，温度更容易在不同环境中保持稳定状态，更容易保证热量平衡。同时，由于视距问题，黑体距离测温目标越远，要求辐射面越大。如果黑体的辐射面过小，针对距离较远的测温目标，热成像画面中无法看清黑体，很难标定准黑体温度。本例中，黑体1辐射面尺寸小于25mm×25mm，距热红外成像仪2的平面距离不超过10cm，覆盖红外镜头2.1成像范围内头部20个有效像素，即可保证测温精度，发挥黑体高精度效果。
实施例2，在实施例1的基础上，对黑体1、控温板4做进一步限定：
黑体1采用加热制冷片，温控板4通过MOS管驱动加热制冷片。加热制冷片采用超导铝材料，以达到更好的温度均匀性。加热制冷片的表面覆盖黑体涂料作为辐射源，黑体涂料的辐射率不低于0.95，具有良好的温度辐射性能。
参见附图2，黑体1表面设有温度传感器3；温度传感器绝对误差≤0.05℃；温度传感器3与温控板4建立信号连接用于反馈黑体1表面温度。温控板4通过PID算法调节黑体1表面温度。
实施例3，在实施例1或2的基础上，对热红外成像仪2做进一步限定：
参见附图3，热红外成像仪2包括：红外镜头2.1、红外探测器2.2、成像电路模块2.3、图像处理模块2.4以及数据接收显示模块2.5；其中，红外镜头2.1与红外探测器2.2的中心轴对齐放置，红外镜头2.1与红外探测器2.2建立信号连接，红外探测器2.2与成像电路模块2.3建立信号连接，成像电路模块2.3与图像处理模块2.4建立信号连接，图像处理模块2.4与数据接收显示模块2.5建立信号连接。
本例中：红外镜头2.1焦距≥2mm；红外探测器2.2采用氧化钒非制冷探测器，分辨率≥160×120。
成像电路模块2.3能够对红外探测器2.2进行时序和参数配置，成像电路模块2.3中包括：AD采集子模块2.3.1、校正子模块2.3.2以及存储子模块2.3.3；AD采集子模块2.3.1接收红外探测器2.2输出的模拟数据并转换为数字数据，校正子模块2.3.2读取存储子模块2.3.3的校正数据并与AD采集子模块2.3.1的数据进行计算得到非均匀性校正后的数据，并将校正后数据传输到图像处理模块2.4；图像处理模块2.4能够进行人脸识别，识别到人脸之后自动计算人脸温度信息，并根据黑***置温度读数对人脸温度信息进行补偿，得到误差±0.3℃之内的人脸温度。数据接收显示模块2.5对所述图像处理模块2.4所处理后的图像及温度数据进行显示及保存。
实施例4，参见附图4，一种体温测量装置的工作方法，包括以下步骤：
A.在热红外成像仪2上安装黑体1、控温板4，黑体1辐射面尺寸小于25mm×25mm，至少覆盖热红外成像仪2成像范围内头部20个有效像素，黑体1距热红外成像仪2的平面距离不超过10cm；
B.将热红外成像仪2安装至工作区域，热红外成像仪2上电；
C.控温板4MOS管驱动黑体1内的加热制冷片实现温度调节，黑体1上设置有温度传感器3，温度传感器3采集黑体1表面实时温度，并发送至控温板4，控温板4通过PID算法调节黑体1温度至设定温度T0；
D.热红外成像仪2开始采集图像，对图像中的人脸进行识别并计算人脸温度β；对图像中黑体进行温度计算，得到黑***置温度T；本例中，热红外成像仪2采集图像后首先对原始图像进行非均匀校正与盲元补偿，得到校正后的图像，之后对校正后的图像进行人脸及黑***置温度识别；
E.利用黑体1设定温度T0与黑***置温度T的差值α，对人脸温度β进行补偿，得到校正后的温度T1，T1＝β+KT×α，其中，KT为黑***置温度T相关的预存储系数；
进一步的，步骤E后还包括：
F.对校正后的温度T1进行判别，若T1高于预设温度，热红外成像仪2则发出警报，并自动保存包含该温度的图像。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种体温测量装置，它包括：黑体(1)、热红外成像仪(2)以及用于对所述黑体(1)温度进行调控的控温板(4)，其特征在于：所述黑体(1)平行安装于所述热红外成像仪(2)前侧，部分位于所述热红外成像仪(2)成像范围内；所述控温板(4)安装在所述热红外成像仪(2)顶部；所述黑体(1)、所述控温板(4)与所述热红外成像仪(2)为一体化结构。
2.如权利要求1所述的一种体温测量装置，其特征在于：所述黑体(1)采用加热制冷片，所述加热制冷片的表面覆盖黑体涂料作为辐射源，所述黑体涂料的辐射率不低于0.95。
3.如权利要求1或2所述的一种体温测量装置，其特征在于：所述黑体(1)表面设有温度传感器(3)；所述温度传感器(3)与所述温控板(4)建立信号连接用于反馈所述黑体(1)表面温度。
4.如权利要求1或2所述的一种体温测量装置，其特征在于：所述热红外成像仪(2)包括：红外镜头(2.1)、红外探测器(2.2)、成像电路模块(2.3)、图像处理模块(2.4)以及数据接收显示模块(2.5)；其中，所述红外镜头(2.1)与所述红外探测器(2.2)的中心轴对齐放置，所述红外镜头(2.1)与所述红外探测器(2.2)建立信号连接，所述红外探测器(2.2)与所述成像电路模块(2.3)建立信号连接，所述成像电路模块(2.3)与所述图像处理模块(2.4)建立信号连接，所述图像处理模块(2.4)与所述数据接收显示模块(2.5)建立信号连接。
5.如权利要求4所述的一种体温测量装置，其特征在于：所述黑体(1)与所述控温板(4)通过L型安装架(5)安装在所述热红外成像仪(2)上；所述L型安装架(5)的水平部与所述热红外成像仪(2)壳体顶部固定连接，所述控温板(4)安装于所述L型安装架(5)的水平部；所述L型安装架(5)的竖直部上安装有所述黑体(1)，所述黑体(1)中心轴线在水平方向上高于所述红外镜头(2.1)中心轴线。
6.如权利要求5所述的一种体温测量装置，其特征在于：所述黑体(1)辐射面尺寸小于25mm×25mm，至少覆盖所述红外镜头(2.1)成像范围内头部20个有效像素，所述黑体(1)距所述红外镜头(2.1)的平面距离不超过10cm。
7.如权利要求2所述的一种体温测量装置，其特征在于：所述加热制冷片采用超导铝材料。
8.如权利要求3所述的一种体温测量装置，其特征在于：所述温控板(4)通过MOS管驱动所述加热制冷片，所述温度传感器(3)的绝对误差≤0.05℃。
9.一种体温测量装置的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：
A.在热红外成像仪(2)上安装黑体(1)、控温板(4)，所述黑体(1)辐射面尺寸小于25mm×25mm，至少覆盖所述热红外成像仪(2)成像范围内头部20个有效像素，所述黑体(1)距所述热红外成像仪(2)的平面距离不超过10cm；
B.将所述热红外成像仪(2)安装至工作区域，所述热红外成像仪(2)上电；
C.所述控温板(4)MOS管驱动所述黑体(1)内的加热制冷片实现温度调节，所述黑体(1)上设置有温度传感器(3)，所述温度传感器(3)采集所述黑体(1)表面实时温度，并发送至所述控温板(4)，所述控温板(4)通过PID算法调节所述黑体(1)温度至设定温度T0；
D.所述热红外成像仪(2)开始采集图像，对图像中的人脸进行识别并计算人脸温度β；对图像中黑体进行温度计算，得到黑***置温度T；
E.利用所述黑体(1)设定温度T0与黑***置温度T的差值α，对人脸温度β进行补偿，得到校正后的温度T1，T1＝β+KT×α，其中，KT为黑***置温度T相关的预存储系数。
10.如权利要求9所述的一种体温测量装置的工作方法，其特征在于，所述步骤E后还包括以下步骤：
F.对校正后的温度T1进行判别，若T1高于预设温度，所述热红外成像仪(2)则发出警报，并自动保存包含该温度的图像。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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