TWI810635B

TWI810635B - 基於熱影像的溫度量測校正方法及熱影像裝置

Info

Publication number: TWI810635B
Application number: TW110131509A
Authority: TW
Inventors: 柯呈達; 林宏聲; 莊俊德; 陳志仁
Original assignee: 財團法人工業技術研究院
Priority date: 2020-12-17
Filing date: 2021-08-25
Publication date: 2023-08-01
Also published as: TW202225647A

Abstract

一種基於熱影像的溫度量測校正方法，適用於熱影像裝置。溫度量測校正方法包括拍攝階段、處理階段及校正階段。在拍攝階段，熱影像裝置拍攝監控環境以產生量測熱影像。在處理階段，處理器依據量測熱影像執行運算以取得目標資訊，目標資訊對應於監控環境中的量測目標，目標資訊包括目標影像區塊及對應目標影像區塊的目標量測溫度。在校正階段，處理器依據目標影像區塊之像素數量取得距離補償值，至少依據距離補償值對目標量測溫度執行校正運算以產生對應於量測目標的校正溫度值。

Description

基於熱影像的溫度量測校正方法及熱影像裝置

本發明關於溫度量測，特別是一種基於熱影像的溫度量測校正方法及熱影像裝置。

新型冠狀病毒（COVID-19）已成為近來年傳染力及致死率極高的病毒，而患者的常見症狀為發燒，為避免疫情蔓延，醫療院所及公共場所需要進行體溫管制。以人力進行額溫量測的速度緩慢，容易導致出入口處的排隊現象，且大幅增加檢測的人力成本。此外，常見的體溫量測工具如額溫槍或耳溫槍，因需要接觸人體而無法進行快速的非接觸式量測，甚至可能因為量測者和受測者的距離過近而增加傳染風險。

非接觸式溫度量測工具如熱影像裝置，雖然能夠提供快速檢測而減輕人力成本，但現階段的精準度仍不盡理想。舉例來說，當人體與熱影像裝置之間的距離不同時，所測量到的溫度落差極大。此外，在多人環境時，熱影像裝置產生的熱影像中具有多個熱源，如何精準地辨識出哪些熱源屬於人的體溫具有一定的困難度，以上種種因素造成了現有的熱影像裝置無法在大量人流時準確地偵測到體溫。

本發明提出一種基於熱影像的溫度量測校正方法及熱影像裝置，可在多人環境中快速地量測多人的體溫，並迅速定位異常溫度的人員。本發明採用非接觸式量測，具有高精確度且低成本的特色。

依據本發明一實施例的一種基於熱影像的溫度量測校正方法，適用於一熱影像裝置，該熱影像裝置包括一熱影像攝影機及一處理器，該基於熱影像的溫度量測校正方法包括：拍攝階段，以該熱影像攝影機拍攝一監控環境以產生一量測熱影像；處理階段，以該處理器依據該量測熱影像執行運算以取得一目標資訊，該目標資訊對應於該監控環境中的一量測目標，該目標資訊包括一目標影像區塊及對應於該目標影像區塊的一目標量測溫度；以及校正階段，以該處理器依據該目標影像區塊之一像素數量取得一距離補償值，及以該處理器至少依據該距離補償值對該目標量測溫度執行校正運算以產生對應於該量測目標的一校正溫度值。

依據本發明一實施例的一種基於熱影像的溫度量測校正方法，其中該熱影像裝置更包括一溫度參考裝置；該溫度量測校正方法的該拍攝階段更包括：以該溫度參考裝置執行加熱至一指定參考溫度；該處理階段更包括：以該處理器依據該量測熱影像執行運算以取得對應於該溫度參考裝置的一參考資訊，該參考資訊包括一參考影像區塊及對應於該參考影像區塊的一參考量測溫度；以及該校正階段更包括：以該處理器依據該指定參考溫度及該參考量測溫度計算一環境補償值，其中該校正溫度值是以該處理器依據該距離補償值及該環境補償值對該目標量測溫度執行校正運算而產生。

依據本發明一實施例的一種基於熱影像的溫度量測校正方法，其中該處理器是執行加總該目標量測溫度、該環境補償值及該距離補償值以產生該校正溫度值。

依據本發明一實施例的一種基於熱影像的溫度量測校正方法，其中該溫度參考裝置具有維持該指定參考溫度的一熱輻射片及可對該熱輻射片加熱的一加熱器，且在該處理階段中以該處理器依據該量測熱影像執行運算以取得該參考資訊包括：以該處理器對該量測熱影像執行運算以取得該量測熱影像的至少一候選參考區塊，其中每一候選參考區塊的溫度與該指定參考溫度之差值小於或等於一門檻值；以該處理器依據該至少一候選參考區塊的形狀與該熱輻射片的形狀執行比對，決定該至少一候選參考區塊中之一為該參考影像區塊；以及以該處理器依據該參考影像區塊的像素值計算該參考量測溫度。

依據本發明一實施例的一種基於熱影像的溫度量測校正方法，其中該處理器還儲存一距離補償表，該距離補償表記錄多個比對像素數量值及多個預設距離補償值之間的對應關係，且以該處理器依據該目標影像區塊之該像素數量取得該距離補償值包括：以該處理器依據該目標影像區塊之該像素數量查找該距離補償表以決定該些預設距離補償值中之一為該距離補償值。

依據本發明一實施例的一種所述基於熱影像的溫度量測校正方法，其中該處理器是執行加總該目標量測溫度及該距離補償值以取得該校正溫度值。

依據本發明一實施例的一種基於熱影像的溫度量測校正方法，更包括一參數設定階段，該參數設定階段包括：該溫度參考裝置加熱至一指定測試溫度，並且該溫度參考裝置與該熱影像攝影機的間距為一預設距離；以該熱影像攝影機拍攝該溫度參考裝置以產生一測試熱影像；以該處理器依據該測試熱影像執行運算以取得對應於該溫度參考裝置的測試參考資訊，該測試參考資訊包括一參考影像區塊及一參考量測溫度；以及以該處理器依據該測試參考資訊更新該距離補償表，其中該測試參考資訊的該參考影像區塊的像素數量為該些比對像素數量值中的一者，該參考量測溫度與該指定測試溫度的差值為該些預設距離補償值中的一者。

依據本發明一實施例的一種基於熱影像的溫度量測校正方法，其中該熱影像裝置更包括一可見光攝影機，該拍攝階段更包括以該可見光攝影機拍攝該監控環境以產生一光學影像，該處理階段更包括以該處理器依據該熱影像、該光學影像及一物件辨識模型執行運算以決定該目標影像區塊。

依據本發明一實施例的一種基於熱影像的溫度量測校正方法，其中以該處理器依據該目標影像區塊之該像素數量取得該距離補償值包括：以該處理器依據該目標影像區塊之該像素數量及一距離補償函數執行運算以取得該距離補償值，其中該距離補償函數表示多個比對像素數量值及多個預設距離補償值的擬合曲線。

依據本發明一實施例的一種基於熱影像的溫度量測校正方法，其中該處理器是執行加總該目標量測溫度及該距離補償值以取得該校正溫度值。

依據本發明一實施例的一種基於熱影像的溫度量測校正方法，其中該熱影像裝置更包括一溫度參考裝置；且該溫度量測校正方法更包括一參數設定階段，該參數設定階段包括：以該溫度參考裝置加熱至一指定測試溫度；調整該溫度參考裝置與該熱影像攝影機的間距為一第一預設距離；以該熱影像攝影機拍攝該溫度參考裝置以產生一第一測試熱影像；以該處理器依據該第一測試熱影像執行運算以取得一第一參考資訊，該第一參考資訊對應於該溫度參考裝置與第一預設距離並且包括一第一參考影像區塊及一第一參考量測溫度；以該處理器計算一第一預設距離補償值，該第一預設距離補償值為該第一參考量測溫度與該指定測試溫度的差值；調整該溫度參考裝置與該熱影像攝影機的間距為一第二預設距離；以該熱影像攝影機拍攝該溫度參考裝置以產生一第二測試熱影像；以該處理器依據該第二測試熱影像執行運算以取得一第二參考資訊，該第二參考資訊對應於該溫度參考裝置與第二預設距離並且包括一第二參考影像區塊及一第二參考量測溫度；以該處理器計算一第二預設距離補償值，該第二預設距離補償值為該第二參考量測溫度與該指定測試溫度的差值；及以該處理器依據該第一參考影像區塊的像素數量、該第二參考影像區塊的像素數量、該第一預設距離補償值、該第二預設距離補償值執行曲線擬合運算，以產生該距離補償函數。

依據本發明一實施例的一種一種熱影像裝置，包括：一熱影像攝影機，拍攝一監控環境以產生一量測熱影像；以及一處理器，電性連接該熱影像攝影機，該處理器依據該量測熱影像執行運算以取得一目標資訊，該目標資訊對應於該監控環境中的一量測目標，該目標資訊包括一目標影像區塊及對應於該目標影像區塊的一目標量測溫度；該處理器依據該目標影像區塊之一像素數量取得一距離補償值；該處理器至少依據該距離補償值對該目標量測溫度執行校正以產生對應於該量測目標的一校正溫度值。

依據本發明一實施例的一種熱影像裝置，更包括一溫度參考裝置電性連接該處理器，該溫度參考裝置執行加熱至一指定參考溫度，該處理器依據該量測熱影像執行運算以取得對應該溫度參考裝置的一參考資訊，該參考資訊包括一參考影像區塊及對應該參考影像區塊的一參考量測溫度，該處理器依據該指定參考溫度及該參考量測溫度計算一環境補償值，其中該校正溫度值是以該處理器依據該距離補償值及該環境補償值對該目標量測溫度執行校正運算而產生。

依據本發明一實施例的一種熱影像裝置，該處理器是執行加總該目標量測溫度、該環境補償值及該距離補償值以產生該校正溫度值。

依據本發明一實施例的一種熱影像裝置，該溫度參考裝置具有維持該指定參考溫度的一熱輻射片及可對該熱輻射片加熱的一加熱器，該處理器對該量測熱影像執行運算以取得該量測熱影像的至少一候選參考區塊，其中每一候選參考區塊的溫度與該指定參考溫度之差值小於或等於一門檻值，該處理器依據該至少一候選參考區塊的形狀與該熱輻射片的形狀執行比對，決定該至少一候選參考區塊中之一為該參考影像區塊；以及該處理器依據該參考影像區塊的像素值計算該參考量測溫度。

依據本發明一實施例的一種熱影像裝置，其中該處理器還儲存一距離補償表，該距離補償表記錄多個比對像素數量值及多個預設距離補償值之間的對應關係，且該處理器依據該目標影像區塊之該像素數量查找該距離補償表以決定該些預設距離補償值中之一為該距離補償值。

依據本發明一實施例的一種熱影像裝置，其中該處理器是執行加總該目標量測溫度及該距離補償值以取得該校正溫度值。

依據本發明一實施例的一種熱影像裝置，在該溫度參考裝置加熱至該指定測試溫度之前，該溫度參考裝置加熱至一指定測試溫度，並且該溫度參考裝置與該熱影像攝影機的間距為一預設距離，該熱影像攝影機拍攝該溫度參考裝置以產生一測試熱影像；該處理器依據該測試熱影像執行運算以取得對應於該溫度參考裝置的測試參考資訊，該測試參考資訊包括一參考影像區塊及一參考量測溫度；該處理器依據該測試參考資訊更新該距離補償表，其中該測試參考資訊的該參考影像區塊的像素數量為該些比對像素數量值中的一者，該參考量測溫度與該指定測試溫度的差值為該些預設距離補償值中的一者。

依據本發明一實施例的一種熱影像裝置，更包括一可見光攝影機電性連接該處理器，該可見光攝影機拍攝該監控環境以產生一光學影像，該處理器依據該熱影像、該光學影像及一物件辨識模型執行運算以決定該目標影像區塊。

依據本發明一實施例的一種熱影像裝置，該處理器依據該目標影像區塊之該像素數量及一距離補償函數執行運算以取得該距離補償值，其中該距離補償函數表示多個比對像素數量值及多個預設距離補償值的擬合曲線。

依據本發明一實施例的一種熱影像裝置，該處理器是執行加總該目標量測溫度及該距離補償值以取得該校正溫度值。

依據本發明一實施例的一種熱影像裝置，該熱影像裝置更包括一溫度參考裝置，在該溫度參考裝置加熱至該指定參考溫度之前，該溫度參考裝置加熱至一指定測試溫度；且該熱影像裝置執行以下步驟；調整該溫度參考裝置與該熱影像攝影機的間距為一第一預設距離；以該熱影像攝影機拍攝該溫度參考裝置以產生一第一測試熱影像；以該處理器依據該第一測試熱影像執行運算以取得一第一參考資訊，該第一參考資訊對應於該溫度參考裝置與第一預設距離並且包括一第一參考影像區塊及一第一參考量測溫度；以該處理器計算一第一預設距離補償值，該第一預設距離補償值為該第一參考量測溫度與該指定測試溫度的差值；調整該溫度參考裝置與該熱影像攝影機的間距為一第二預設距離；以該熱影像攝影機拍攝該溫度參考裝置以產生一第二測試熱影像；以該處理器依據該第二測試熱影像執行運算以取得一第二參考資訊，該第二參考資訊對應於該溫度參考裝置與第二預設距離並且包括一第二參考影像區塊及一第二參考量測溫度；以該處理器計算一第二預設距離補償值，該第二預設距離補償值為該第二參考量測溫度與該指定測試溫度的差值；及以該處理器依據該第一參考影像區塊的像素數量、該第二參考影像區塊的像素數量、該第一預設距離補償值、該第二預設距離補償值執行曲線擬合運算，以產生該距離補償函數。

以上之關於本揭露內容之說明及以下之實施方式之說明係用以示範與解釋本發明之精神與原理，並且提供本發明之專利申請範圍更進一步之解釋。

以下在實施方式中詳細敘述本發明之詳細特徵以及特點，其內容足以使任何熟習相關技藝者了解本發明之技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何熟習相關技藝者可輕易地理解本發明相關之構想及特點。以下之實施例係進一步詳細說明本發明之觀點，但非以任何觀點限制本發明之範疇。

圖1是本發明一實施例的熱影像裝置10的方塊圖，此熱影像裝置10包括熱影像攝影機12、溫度參考裝置14及處理器30。處理器30電性連接熱影像攝影機12及溫度參考裝置14。圖2是本發明一實施例的熱影像裝置10、監控環境及量測目標70的示意圖，熱影像裝置10適用於量測監控環境中的量測目標70的溫度，例如公共場所出入口的民眾的體溫，並對量測到的溫度進行校正。監控環境例如是熱影像攝影機12可拍攝到的範圍，如圖2中以虛線標示的區域，

熱影像攝影機12拍攝監控環境以產生量測熱影像，量測熱影像具有多個像素，每個像素值代表在此像素對應的位置量測到的溫度值。實務上，可將量測熱影像轉換為灰階圖以便檢視監控環境中的溫度分佈。熱影像攝影機12例如為紅外線攝影機，但本發明不以此為限。

溫度參考裝置14設置於監控環境，溫度參考裝置14執行溫度控制以維持指定參考溫度，指定參考溫度應高於監控環境的溫度，並介於量測目標70的預期溫度範圍之中。例如正常額溫的範圍從攝氏35度至攝氏37度，則溫度參考裝置14的指定參考溫度可設為約攝氏36度。溫度參考裝置14具有維持指定參考溫度的熱輻射片及可對熱輻射片執行溫度控制的溫控器，溫控器可以例如是加熱器，然溫控器不以加熱器為限，也可以是具冷卻功能之裝置，亦可達到溫度控制目的。

溫度參考裝置14與熱影像攝影機12可採用分離式設計或整合式設計，其差異在於溫度參考裝置14與熱影像攝影機12之間的間隔距離，整合式設計為此間隔距離大於一預設值，分離式設計為此間隔距離小於該預設值。分離式設計如圖2所示，採用分離式設計拍攝到的量測熱影像如圖3所示，圖3中的參考影像區塊141對應於熱影像攝影機12拍攝到的溫度參考裝置14，目標影像區塊701對應於熱影像攝影機拍攝到的量測目標70。整合式設計如圖4所示，溫度參考裝置14設置在熱影像攝影機12的鏡頭上方，因此拍攝到的量測熱影像如圖5所示，參考影像區塊141位於量測熱影像的上方。本發明並不限制整合式設計中溫度參考裝置14的設置位置，例如溫度參考裝置14可設置在熱影像攝影機的鏡頭的左上角、左下角、右下角、右上角、左方、右方、上方或下方；採用上述舉例的整合式設計所拍攝到的量測熱影像及其中的參考影像區塊141的位置如圖6所示。

處理器30依據量測熱影像執行運算以取得參考資訊及目標資訊，參考資訊對應於溫度參考裝置14，參考資訊包括參考影像區塊141及對應於參考影像區塊141的參考量測溫度；目標資訊對應於量測目標70，目標資訊包括目標影像區塊701及對應於目標影像區塊701的目標量測溫度。處理器30依據參考資訊、目標資訊及指定參考溫度執行校正以產生量測目標70的校正溫度值，以下透過本發明一實施例的基於熱影像的溫度量測校正方法說明處理器30產生校正溫度值的細節。

圖7是本發明一實施例的基於熱影像的溫度量測校正方法的流程圖，此方法包括參數設定階段P0、拍攝階段P1、處理階段P2及校正階段P3。

在本發明一實施例的熱影像裝置10實際應用之前，可執行多次參數設定階段P0以建立距離補償表，以便後續對量測溫度進行校正時使用。距離補償表記錄多個比對像素數量值及多個預設距離補償值之間的對應關係。下方表一是距離補償表的範例，距離補償表可包括多個列，每一列記錄預設面積（即：比對像素數量值）、預設距離及距離補償值（即：預設距離補償值）。

表一

預設面積A ₀	預設距離D	距離補償值∆T _dis
81像素	3.0公尺	0.1 °C
64像素	3.2公尺	0.5 °C
49像素	3.4公尺	1.0 °C

圖8是在參數設定階段P0建立距離補償表的流程圖。步驟S81是「決定溫度參考裝置及熱影像攝影機之間的預設距離」，預設距離例如是表一中所示的3.0、3.2或3.4公尺。步驟S82是「加熱使溫度參考裝置維持指定測試溫度」，詳言之，溫度參考裝置加熱至指定測試溫度，指定測試溫度應高於監控環境的溫度（例如室溫），並介於量測目標70的預期溫度範圍（例如人體之溫度）。步驟S83是「熱影像攝影機拍攝維持指定測試溫度的溫度參考裝置以產生測試熱影像」。步驟S84是「處理器依據測試熱影像執行運算以取得參考資訊」。參考資訊對應於溫度參考裝置14，且包括參考影像區塊141及參考量測溫度。參考影像區塊141為測試熱影像中對應於溫度參考裝置14的多個像素組成的影像區塊，參考量測溫度為依據參考影像區塊141的多個像素值計算得到的溫度值，本發明不限制參考量測溫度的計算方式，例如將所有參考影像區塊141中的像素值的平均值（或最大值）設定為參考量測溫度。步驟S84的第一種實施方式是自行定義測試熱影像中的特定位置為參考影像區塊141。例如在圖5中，使用者可指定測試熱影像上方的特定區域為參考影像區塊141。步驟S84的第二種實施方式是處理器30自動偵測測試熱影像中的參考影像區塊141。

圖9是步驟S84的第二種實施方式的流程圖。溫度參考裝置14具有發出指定測試溫度的一表面，且熱影像攝影機12可拍攝到該表面。因此，處理器30可在測試熱影像中檢測該表面所對應的多個像素。步驟S91是「處理器取得測試熱影像的每一像素值」，每個像素值代表此像素對應的位置量測到的溫度值。步驟S92是「處理器標記對應於指定測試溫度的多個像素」，換言之，處理器30判斷測試熱影像的每一像素值是否對應於指定測試溫度，如果是則標記此像素，否則不予標記。步驟S93是「處理器判斷標記的像素構成的形狀是否與溫度參考裝置的表面的形狀相同」，如果是，則代表處理器30找到測試熱影像中的參考影像區塊141，且處理器30記錄對應於指定測試溫度的多個像素的位置，並將這些像素設定為參考影像區塊141。

請參考圖8，步驟S85是「處理器更新距離補償表」，詳言之，處理器30依據測試參考資訊更新距離補償表。處理器30將步驟S84中取得的參考影像區塊141的面積設定為預設面積，並將參考量測溫度與指定測試溫度的差值設定為預設距離補償值。參考影像區塊141的面積的計算方式例如採用像素個數，或者是依據參考影像區塊141的形狀計算其面積，本發明對此不予限制。參考量測溫度通常會低於指定測試溫度，這是因為溫度參考裝置14所處環境中的氣流會帶走溫度參考裝置14散發出的輻射熱。

步驟S85是處理器30判斷「距離補償表是否完成」。例如預期量測距離熱影像攝影機12從3到4公尺之間的量測目標70，且預設距離的間隔為0.2公尺，則距離補償表具有6列，這6列分別對應的預設距離為3公尺、3.2公尺、3.4公尺、3.6公尺、3.8公尺、4公尺；上述舉例所用的數字係用於說明而非限制本發明。若距離補償表已完成，則繼續執行圖7的拍攝階段P1；否則返回步驟S81，選擇另一個預設距離，重複執行步驟S82~S84的流程。

實務上，可適應性修改圖8的流程，將建立距離補償表改為建立距離補償函數。例如在步驟S81中一次選擇多個預設距離，在步驟S82~S84中依據這些預設距離拍攝多個測試熱影像，再透過處理器30計算得出多個距離補償值，然後基於上述多個預設距離及多個距離補償值以曲線擬合（curve fitting）的方式建立距離補償函數，距離補償函數對應的曲線如圖10所示。詳言之，溫度參考裝置14加熱至指定測試溫度；調整溫度參考裝置14與熱影像攝影機12的間距為第一預設距離；熱影像攝影機12拍攝溫度參考裝置14以產生第一測試熱影像；處理器30依據第一測試熱影像執行運算以取得第一參考資訊，該一參考資訊對應於溫度參考裝置與第一預設距離並且包括第一參考影像區塊及一第一參考量測溫度；以該處理器計算一第一預設距離補償值，該第一預設距離補償值為第一參考量測溫度與指定測試溫度的差值；調整溫度參考裝置14與熱影像攝影機12的間距為一第二預設距離；熱影像攝影機12拍攝溫度參考裝置14以產生第二測試熱影像；處理器30依據第二測試熱影像執行運算以取得第二參考資訊，第二參考資訊對應於溫度參考裝置14與第二預設距離並且包括第二參考影像區塊及第二參考量測溫度；處理器30計算第二預設距離補償值，第二預設距離補償值為第二參考量測溫度與指定測試溫度的差值；及處理器30依據該第一參考影像區塊的像素數量、第二參考影像區塊的像素數量、第一預設距離補償值、第二預設距離補償值執行曲線擬合運算，以產生距離補償函數。在一實施例中，處理器30是執行加總目標量測溫度及該距離補償值以取得校正溫度值

為了提升熱影像攝影機12的量測精準度，在參數決定階段P0中，可另外加入全平面溫度自我校正的流程，如圖11所示：步驟S111為「黑體爐初始化」，例如將黑體爐設定為攝氏37度。步驟S112為「熱影像攝影機拍攝黑體爐以產生測試熱影像」。步驟S113為「處理器依據測試熱影像更新補償矩陣」，由於黑體爐相較於溫度參考裝置14具有更大的表面，且熱輻射更為穩定，理論上，測試熱影像中對應於黑體爐的每個像素值都相同，例如都代表攝氏37度。因此，若處理器30找到某一像素值相異於黑體爐初始化溫度值，則在補償矩陣中記錄此像素值與黑體爐初始化的溫度值之間的差值，其中補償矩陣的元素一一對應於測試熱影像的像素。步驟S114為「熱影像攝影機拍攝具有指定測試溫度的溫度參考裝置」，步驟S115為處理器30依據補償矩陣判斷「參考量測溫度與指定測試溫度的誤差是否小於一閾值」。若步驟S115的判斷為「是」，代表熱影像攝影機12本身已完成全平面溫度自我校正。更新後的補償矩陣將儲存於熱影像攝影機12中，並在執行圖7中的拍攝階段P1時被熱影像攝影機12重複使用。若步驟S115的判斷為「否」，則返回步驟S111重新校正。

請參考圖7，從拍攝階段P1、處理階段P2至校正階段P3的流程相當於將本發明一實施例的熱影像裝置10實際應用在監控環境。在拍攝階段P1時，熱影像裝置10拍攝監控環境以產生量測熱影像，監控環境中具有量測目標70及溫度參考裝置14。在處理階段P2時，處理器30依據量測熱影像執行運算以取得目標資訊及參考資訊。目標資訊對應於監控環境中的量測目標70，目標資訊包括目標影像區塊701及對應於目標影像區塊701的目標量測溫度。參考資訊對應於溫度參考裝置14，參考資訊包括參考影像區塊141及對應參考影像區塊141的參考量測溫度。

在處理階段P2中，處理器30依據量測熱影像執行運算以取得參考資訊包括下列步驟：處理器30對量測熱影像執行運算以取得量測熱影像的至少一候選參考區塊，其中每一候選參考區塊的溫度與指定參考溫度之差值小於或等於門檻值；處理器30依據至少一候選參考區塊的形狀與該熱輻射片的形狀執行比對，決定至少一候選參考區塊中之一為參考影像區塊141；以及處理器30依據參考影像區塊141的像素值計算參考量測溫度。本發明不特別限制門檻值的數值。在一實施例，候選區塊的溫度例如是候選區塊中的所有像素的溫度值的平均值。

在校正階段P3時，處理器30依據目標資訊及補償值（包括環境補償值及距離補償值）執行校正，以產生量測目標70的校正溫度值，換言之，處理器30至少依據距離補償值對目標量測溫度執行校正運算以產生對應於量測目標70的校正溫度值。在一實施例中，處理器30是執行加總目標量測溫度、環境補償值及距離補償值以產生該校正溫度值。在另一實施例中，處理器30是執行加總目標量測溫度及距離補償值以取得該校正溫度值。

在校正階段P3的一實施例中，處理器30按下方式一計算校正溫度值。

（式一）

其中為校正溫度值，為目標量測溫度，為距離補償值，為環境補償值。

在處理階段P2，處理器30依據量測熱影像執行運算以取得目標量測溫度及參考量測溫度，且處理器30計算參考量測溫度減去指定參考溫度的差值作為環境補償值。本發明利用溫度參考裝置14的實際溫度與量測溫度之間的關係反映監控環境對於量測溫度時的影響，並且將此影響補償至校正溫度值。

在處理階段P2，處理器30依據量測熱影像執行運算以取得目標影像區塊701。在一實施例中，處理器30依據目標影像區塊701的面積查找距離補償表，以獲知量測目標70與熱影像攝影機12之間的距離，並進一步獲知該距離對應的距離補償值。在另一實施例中，處理器30將目標影像區塊701的面積輸入至距離補償函數中，距離補償函數的輸出值即為距離補償值。換言之，處理器30依據目標影像區塊701之像素數量及距離補償函數執行運算以取得距離補償值，其中該距離補償函數表示多個比對像素數量值及多個預設距離補償值的擬合曲線。

在校正階段P3的一實施例中，處理器30依據距離補償值及環境補償值之加總作為補償值，且校正溫度值為目標量測溫度及補償值之加總。

在校正階段P3的其他實施例中，補償值僅採用距離補償值及環境補償值中的一者。例如不採用距離補償表或距離補償函數時，補償值為環境補償值。不採用溫度參考裝置14時，補償值為距離補償值。

實務上，當處理器30計算出的校正溫度值大於預設值時，處理器30可產生一警報訊號，且該警報訊號例如被傳送至一顯示裝置或一擴音裝置以通知相關人員前往處理。

在本發明另一實施例中，熱影像裝置10更包括一可見光攝影機電性連接處理器30。在拍攝階段P1，可見光攝影機拍攝監控環境以產生光學影像，在處理階段P2，處理器30可依據光學影像、熱影像及物件辨識模型執行運算以決定目標影像區塊701的範圍，透過物件辨識模型可進一步提升目標影像區塊701的辨識精確度。圖12及圖13分別是具有可見光攝影機50的熱影像裝置10採用分離式設計與整合式設計的示意圖。所述物件辨識模型可透過測試熱影像蒐集及物件特徵標記的步驟訓練而成。在實際應用時，熱影像攝影機12輸入量測熱影像至物件辨識模型，物件辨識模型進行特徵框選之後再輸出此量測熱影像進行後續處理。物件辨識模型例如可以採用YOLO影像辨識模型或人體輪廓橢圓擬合演算法等，但不以此為限，物件辨識模型也可以依運作環境，利用歷史資料訓練建構。

綜上所述，本發明利用溫度參考裝置的量測溫度及實際溫度計算出環境補償值，同時利用熱影像本身計算距離補償值，藉由上述兩種補償值，本發明提升了溫度校正時的精準度。此外，本發明僅使用低成本的溫度參考裝置，無需使用昂貴的距離感測器便可以量測到與熱影像攝影機具有不同距離的多個目標的溫度。本發明可在多人環境中快速地量測多人的體溫，並迅速定位具有異常體溫的人員。本發明採用非接觸式量測，具有高精確度且低成本的優點。

雖然本發明以前述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。在不脫離本發明之精神和範圍內，所為之更動與潤飾，均屬本發明之專利保護範圍。關於本發明所界定之保護範圍請參考所附之申請專利範圍。

10:熱影像裝置 12:熱影像攝影機 14:溫度參考裝置 141:參考影像區塊 30:處理器 50:可見光攝影機 70:量測目標 701:目標影像區塊 P0:參數設定階段 P1:拍攝階段 P2:處理階段 P3:校正階段 S81~S86、S91~S93、S111~S115:步驟

圖1是本發明一實施例的熱影像裝置的方塊圖；圖2是本發明一實施例的熱影像裝置、監控環境及量測目標的示意圖；圖3是溫度參考裝置與熱影像攝影機採用分離式設計的熱影像範例；圖4是溫度參考裝置與熱影像攝影機採用整合式設計的示意圖；圖5是溫度參考裝置與熱影像攝影機採用整合式設計的熱影像範例；圖6是溫度參考裝置與熱影像攝影機採用整合式設計的其他熱影像範例；圖7是本發明一實施例的基於熱影像的溫度量測校正方法的流程圖；圖8是建立距離補償表的流程圖；圖9是圖8中步驟S84的第二種實施方式的流程圖；圖10繪示距離補償函數對應的曲線；圖11是對熱影像攝影機執行全平面溫度自我校正的流程圖；圖12是本發明另一實施例的熱影像裝置採用採用整合式設計的示意圖；以及圖13是本發明另一實施例的熱影像裝置採用採用分離式設計的示意圖。

10:熱影像裝置

12:熱影像攝影機

14:溫度參考裝置

70:量測目標

Claims

一種基於熱影像的溫度量測校正方法，適用於一熱影像裝置，該熱影像裝置包括一熱影像攝影機及一處理器，該基於熱影像的溫度量測校正方法包括：拍攝階段，以該熱影像攝影機拍攝一監控環境以產生一量測熱影像；處理階段，以該處理器依據該量測熱影像執行運算以取得一目標資訊，該目標資訊對應於該監控環境中的一量測目標，該目標資訊包括一目標影像區塊及對應於該目標影像區塊的一目標量測溫度；以及校正階段，以該處理器依據該目標影像區塊之一像素數量取得一距離補償值，及以該處理器至少依據該距離補償值對該目標量測溫度執行校正運算以產生對應於該量測目標的一校正溫度值。
如請求項1所述基於熱影像的溫度量測校正方法，其中該熱影像裝置更包括一溫度參考裝置；該溫度量測校正方法的該拍攝階段更包括：以該溫度參考裝置執行加熱至一指定參考溫度；該處理階段更包括：以該處理器依據該量測熱影像執行運算以取得對應於該溫度參考裝置的一參考資訊，該參考資訊包括一參考影像區塊及對應於該參考影像區塊的一參考量測溫度；以及該校正階段更包括：以該處理器依據該指定參考溫度及該參考量測溫度計算一環境補償值，其中該校正溫度值是以該處理器依據該距離補償值及該環境補償值對該目標量測溫度執行校正運算而產生。
如請求項2所述基於熱影像的溫度量測校正方法，其中該處理器是執行加總該目標量測溫度、該環境補償值及該距離補償值以產生該校正溫度值。
如請求項2所述基於熱影像的溫度量測校正方法，其中該溫度參考裝置具有維持該指定參考溫度的一熱輻射片及可對該熱輻射片加熱的一加熱器，且在該處理階段中以該處理器依據該量測熱影像執行運算以取得該參考資訊包括：以該處理器對該量測熱影像執行運算以取得該量測熱影像的至少一候選參考區塊，其中每一候選參考區塊的溫度與該指定參考溫度之差值小於或等於一門檻值；以該處理器依據該至少一候選參考區塊的形狀與該熱輻射片的形狀執行比對，決定該至少一候選參考區塊中之一為該參考影像區塊；以及以該處理器依據該參考影像區塊的像素值計算該參考量測溫度。
如請求項1所述基於熱影像的溫度量測校正方法，其中該處理器還儲存一距離補償表，該距離補償表記錄多個比對像素數量值及多個預設距離補償值之間的對應關係，且以該處理器依據該目標影像區塊之該像素數量取得該距離補償值包括：以該處理器依據該目標影像區塊之該像素數量查找該距離補償表以決定該些預設距離補償值中之一為該距離補償值。
如請求項5所述基於熱影像的溫度量測校正方法，其中該處理器是執行加總該目標量測溫度及該距離補償值以取得該校正溫度值。
如請求項5所述基於熱影像的溫度量測校正方法，更包括一參數設定階段，該參數設定階段包括：該溫度參考裝置加熱至一指定測試溫度，並且該溫度參考裝置與該熱影像攝影機的間距為一預設距離；以該熱影像攝影機拍攝該溫度參考裝置以產生一測試熱影像；以該處理器依據該測試熱影像執行運算以取得對應於該溫度參考裝置的測試參考資訊，該測試參考資訊包括一參考影像區塊及一參考量測溫度；以及以該處理器依據該測試參考資訊更新該距離補償表，其中該測試參考資訊的該參考影像區塊的像素數量為該些比對像素數量值中的一者，該參考量測溫度與該指定測試溫度的差值為該些預設距離補償值中的一者。
如請求項1所述基於熱影像的溫度量測校正方法，其中該熱影像裝置更包括一可見光攝影機，該拍攝階段更包括以該可見光攝影機拍攝該監控環境以產生一光學影像，該處理階段更包括以該處理器依據該熱影像、該光學影像及一物件辨識模型執行運算以決定該目標影像區塊。
如請求項1所述基於熱影像的溫度量測校正方法，其中以該處理器依據該目標影像區塊之該像素數量取得該距離補償值包括：以該處理器依據該目標影像區塊之該像素數量及一距離補償函數執行運算以取得該距離補償值，其中該距離補償函數表示多個比對像素數量值及多個預設距離補償值的擬合曲線。
如請求項9所述基於熱影像的溫度量測校正方法，其中該處理器是執行加總該目標量測溫度及該距離補償值以取得該校正溫度值。
如請求項9所述基於熱影像的溫度量測校正方法，其中該熱影像裝置更包括一溫度參考裝置；且該溫度量測校正方法更包括一參數設定階段，該參數設定階段包括：以該溫度參考裝置加熱至一指定測試溫度；調整該溫度參考裝置與該熱影像攝影機的間距為一第一預設距離；以該熱影像攝影機拍攝該溫度參考裝置以產生一第一測試熱影像；以該處理器依據該第一測試熱影像執行運算以取得一第一參考資訊，該第一參考資訊對應於該溫度參考裝置與第一預設距離並且包括一第一參考影像區塊及一第一參考量測溫度；以該處理器計算一第一預設距離補償值，該第一預設距離補償值為該第一參考量測溫度與該指定測試溫度的差值；調整該溫度參考裝置與該熱影像攝影機的間距為一第二預設距離；以該熱影像攝影機拍攝該溫度參考裝置以產生一第二測試熱影像；以該處理器依據該第二測試熱影像執行運算以取得一第二參考資訊，該第二參考資訊對應於該溫度參考裝置與第二預設距離並且包括一第二參考影像區塊及一第二參考量測溫度；以該處理器計算一第二預設距離補償值，該第二預設距離補償值為該第二參考量測溫度與該指定測試溫度的差值；及以該處理器依據該第一參考影像區塊的像素數量、該第二參考影像區塊的像素數量、該第一預設距離補償值、該第二預設距離補償值執行曲線擬合運算，以產生該距離補償函數。
一種熱影像裝置，包括：一熱影像攝影機，拍攝一監控環境以產生一量測熱影像；以及一處理器，電性連接該熱影像攝影機，該處理器依據該量測熱影像執行運算以取得一目標資訊，該目標資訊對應於該監控環境中的一量測目標，該目標資訊包括一目標影像區塊及對應於該目標影像區塊的一目標量測溫度；該處理器依據該目標影像區塊之一像素數量取得一距離補償值；該處理器至少依據該距離補償值對該目標量測溫度執行校正以產生對應於該量測目標的一校正溫度值。
如請求項12所述熱影像裝置，更包括一溫度參考裝置電性連接該處理器，該溫度參考裝置執行加熱至一指定參考溫度，該處理器依據該量測熱影像執行運算以取得對應該溫度參考裝置的一參考資訊，該參考資訊包括一參考影像區塊及對應該參考影像區塊的一參考量測溫度，該處理器依據該指定參考溫度及該參考量測溫度計算一環境補償值，其中該校正溫度值是以該處理器依據該距離補償值及該環境補償值對該目標量測溫度執行校正運算而產生。
如請求項12所述熱影像裝置，該處理器是執行加總該目標量測溫度、該環境補償值及該距離補償值以產生該校正溫度值。
如請求項12所述熱影像裝置，該溫度參考裝置具有維持該指定參考溫度的一熱輻射片及可對該熱輻射片加熱的一加熱器，該處理器對該量測熱影像執行運算以取得該量測熱影像的至少一候選參考區塊，其中每一候選參考區塊的溫度與該指定參考溫度之差值小於或等於一門檻值，該處理器依據該至少一候選參考區塊的形狀與該熱輻射片的形狀執行比對，決定該至少一候選參考區塊中之一為該參考影像區塊；以及該處理器依據該參考影像區塊的像素值計算該參考量測溫度。
如請求項12所述熱影像裝置，其中該處理器還儲存一距離補償表，該距離補償表記錄多個比對像素數量值及多個預設距離補償值之間的對應關係，且該處理器依據該目標影像區塊之該像素數量查找該距離補償表以決定該些預設距離補償值中之一為該距離補償值。
如請求項12所述熱影像裝置，其中該處理器是執行加總該目標量測溫度及該距離補償值以取得該校正溫度值。
如請求項16所述熱影像裝置，在該溫度參考裝置加熱至該指定測試溫度之前，該溫度參考裝置加熱至一指定測試溫度，並且該溫度參考裝置與該熱影像攝影機的間距為一預設距離，該熱影像攝影機拍攝該溫度參考裝置以產生一測試熱影像；該處理器依據該測試熱影像執行運算以取得對應於該溫度參考裝置的測試參考資訊，該測試參考資訊包括一參考影像區塊及一參考量測溫度；該處理器依據該測試參考資訊更新該距離補償表，其中該測試參考資訊的該參考影像區塊的像素數量為該些比對像素數量值中的一者，該參考量測溫度與該指定測試溫度的差值為該些預設距離補償值中的一者。
如請求項12所述熱影像裝置，更包括一可見光攝影機電性連接該處理器，該可見光攝影機拍攝該監控環境以產生一光學影像，該處理器依據該熱影像、該光學影像及一物件辨識模型執行運算以決定該目標影像區塊。
如請求項12所述熱影像裝置，該處理器依據該目標影像區塊之該像素數量及一距離補償函數執行運算以取得該距離補償值，其中該距離補償函數表示多個比對像素數量值及多個預設距離補償值的擬合曲線。
如請求項20所述熱影像裝置，該處理器是執行加總該目標量測溫度及該距離補償值以取得該校正溫度值。
如請求項20所述熱影像裝置，該熱影像裝置更包括一溫度參考裝置，在該溫度參考裝置加熱至該指定參考溫度之前，該溫度參考裝置加熱至一指定測試溫度；且該熱影像裝置執行以下步驟；調整該溫度參考裝置與該熱影像攝影機的間距為一第一預設距離；以該熱影像攝影機拍攝該溫度參考裝置以產生一第一測試熱影像；以該處理器依據該第一測試熱影像執行運算以取得一第一參考資訊，該第一參考資訊對應於該溫度參考裝置與第一預設距離並且包括一第一參考影像區塊及一第一參考量測溫度；以該處理器計算一第一預設距離補償值，該第一預設距離補償值為該第一參考量測溫度與該指定測試溫度的差值；調整該溫度參考裝置與該熱影像攝影機的間距為一第二預設距離；以該熱影像攝影機拍攝該溫度參考裝置以產生一第二測試熱影像；以該處理器依據該第二測試熱影像執行運算以取得一第二參考資訊，該第二參考資訊對應於該溫度參考裝置與第二預設距離並且包括一第二參考影像區塊及一第二參考量測溫度；以該處理器計算一第二預設距離補償值，該第二預設距離補償值為該第二參考量測溫度與該指定測試溫度的差值；及以該處理器依據該第一參考影像區塊的像素數量、該第二參考影像區塊的像素數量、該第一預設距離補償值、該第二預設距離補償值執行曲線擬合運算，以產生該距離補償函數。