一种具有检测位置判断和温度补偿功能的额温检测系统的制作方法

本发明具体涉及一种具有检测位置判断和温度补偿功能的额温检测系统。

背景技术：

目前，对人员进行非接触红外体温检测，比如采用红外热像仪和额温枪及其它数码产品，这些产品兼具社会管理和测温功能等。但是，非接触红外技术存在检测距离、角度、校准标准难以获得以及严重受气温等影响，存在误差大，甚至错误的检测，对漏筛检测情况严重。

基于生化和免疫方法的技术和产品，也是一个初筛手段，然而其生产制造要求高，社会年使用成本高，且存在假性检测和废弃物处理等缺陷。

其它穿戴式检测产品：手环等，因部位远离躯干，该处的体温与内腔体温差距较大，误差明显。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是，针对背景技术中的问题，提供一种具有检测位置判断和温度补偿功能的额温检测系统。

为此，本发明采用的技术方案是：

一种具有检测位置判断和温度补偿功能的额温检测系统，包括检测与温度补偿模块，提示模块，数据存储与传输模块；检测与温度补偿模块分别与提示模块、数据存储与传输模块连接；

检测与温度补偿模块能够对被测体进行检测，得到检测结果，并能够根据检测结果，补偿温度误差；所述检测结果包括被测体的温度、被测体到额温检测装置的距离、角度偏差；提示模块能够对检测结果与温度补偿后的结果进行提示；数据存储与传输模块能够接收检测结果与温度补偿后的结果，并进行存储，还能够将其传输出去；

检测与温度补偿模块包括激光光源、红外测温传感器、可见光摄像头、主板，激光光源、红外测温传感器、可见光摄像头分别与主板连接；提示模块包括显示屏和/或语音播放装置。

进一步地，检测与温度补偿模块还包括补光灯，补光灯设置在可见光摄像头的上方。

进一步地，激光光源位于红外测温传感器的正上方，两者出光孔中心距离为20mm之内，光轴夹角误差5°以内。

进一步地，检测与温度补偿模块能够通过激光斑点中心位置平行偏移获得所检测部位的中心位置。

进一步地，检测与温度补偿模块采用以下公式(1)计算被测体到额温检测装置的距离d，

具体地，将摄像头光轴设为x轴，竖直线为y轴，o点为摄像头光学中心，设为x-y坐标系原点，设距原点d0处，成像为a点的坐标(xa，ya)，a点即为被测体与激光光轴的交点，到额温检测装置的距离为d的激光斑点，其成像坐标为(x，y)；c点坐标(xc，yc)，为摄像头光轴在图像上的成像点，为光学中心像点，是固定的；

其中，α为激光光轴与摄像头光轴的夹角，为常数，β也是常数；β/pixel即距离d0处的物体成像1个像素所对应的物体尺寸；通过公式(1)利用两个不同的已知距离d1和d2，列出两个方程两点法解出(xc，yc)，最终能够计算得到激光斑点中心位置到额温检测装置的距离d。

进一步地，主板能够通过可见光摄像头所拍摄的图像，识别人脸眉心位置；主板根据检测部位的中心位置、眉心位置以及激光斑点中心位置到额温检测装置的距离d，计算角度偏差γ；

其中，所述眉心位置为人脸两眉之间的中点e(xe，ye)，d点(xd，yd)是检测部位的中心位置，xd＝xb；检测部位中心位置(d点)在拍摄图像中，其位置在成像点b的纵坐标向下偏移“一定距离/β”个像素，此处，所述一定距离为激光光源与红外测温传感器两者出光孔中心的距离；b为激光光轴与线l1的交点，就是距离为d，激光照射到人脸上的斑点；线l1是b点的成像过摄像头光学中心的线。

进一步地，检测与温度补偿模块能够判断距离d和角度偏差γ，是否在检测最佳位置，在最佳位置范围：角度偏差γ在10度以内，距离根据红外测温传感器最佳测温距离范围设定；

如果在最佳位置范围，显示屏显示绿色提示框，提示框中显示温度，角度偏差γ，距离d；否则显示红色提示框，提示框中显示温度，角度偏差γ，距离d，并进行语音提示。

进一步地，主板能够根据距离和角度误差补偿曲线，补偿距离，角度偏差带来的温度误差，并显示在显示屏幕上；具体地，根据红外测温校准物黑体炉，正对红外额温仪，放置不同距离，测得距离和温度误差的关系；同理，放置相同距离，不同角度，测得角度和温度误差的关系，得到距离和角度误差补偿曲线。

进一步地，数据存储与传输装置能够通过tcp/ip，usb，wifi，rs485，5g或4g将检测结果与温度补偿后的结果传输出去。

一种具有检测位置判断和温度补偿功能的额温检测系统在红外额温仪检测额温中的应用，所述检测系统为以上所述的额温检测系统。

本发明的有益效果是：

(1)本发明能够对红外测温传感器检测位置进行判断，并能够提示是否在检测最佳位置，锁定误差根源。

(2)本发明能够补偿检测位置不合适带来的温度误差，提高温度检测结果的准确性。

(3)本发明能够非接触实现心率和血氧检测，结合体温，可非接触获得更多基本生命体征信息，为初筛提供更多参考。

附图说明

图1是红外额温仪的侧视图(图中，主板用虚线表示)。

图2是红外额温仪计算距离d的原理示意图。

图3是红外额温仪的一种使用状态示意图。

图4是红外额温仪的一种配置示例(其中，显示出了激光光源、红外测温传感器、可见光摄像头与检测位置的相对位置关系)。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式做进一步详细说明，应当指出的是，实施例只是对本发明的具体阐述，不应视为对本发明的限定。

本发明提供一种具有检测位置判断和温度补偿功能的额温检测系统，包括检测与温度补偿模块，提示模块，数据存储与传输模块；检测与温度补偿模块分别与提示模块、数据存储与传输模块连接；

检测与温度补偿模块能够对被测体进行检测，得到检测结果，并能够根据检测结果，补偿温度误差；所述检测结果包括被测体的温度、被测体到额温检测装置的距离、角度偏差；提示模块能够对检测结果与温度补偿后的结果进行提示；数据存储与传输模块能够接收检测结果与温度补偿后的结果，并进行存储，还能够将其传输出去；

检测与温度补偿模块包括激光光源、红外测温传感器、可见光摄像头、主板，激光光源、红外测温传感器、可见光摄像头分别与主板连接；提示模块包括显示屏和/或语音播放装置。

红外测温传感器能够测得被测者的温度并能够将温度信息传输给主板，激光光源、可见光摄像头被用于检测测温位置；主板能够对温度误差进行补偿，并将数据信息(包括检测结果与温度补偿后的结果)传输至提示模块，显示屏能够显示温度、距离、角度偏差与补偿后的温度，语音播放装置播放语音；主板还能够将数据信息(包括检测结果与温度补偿后的结果)传输至数据存储与传输模块，数据存储与传输模块能够接收检测结果与温度补偿后的结果，并进行存储，还能够将其传输出去。

进一步地，检测与温度补偿模块还包括补光灯，补光灯设置在可见光镜头的上方。

进一步地，激光光源位于红外测温传感器的正上方，两者出光孔中心距离为20mm之内，光轴夹角误差5°以内。

进一步地，检测与温度补偿模块能够通过激光斑点中心位置平行偏移获得所检测部位的中心位置。

进一步地，检测与温度补偿模块采用以下公式(1)计算被测体到额温检测装置的距离d，

具体地，将摄像头光轴设为x轴，竖直线为y轴，o点为摄像头光学中心，设为x-y坐标系原点，设距原点d0处，成像为a点的坐标(xa，ya)，a点即为被测体与激光光轴的交点，设定到额温检测装置的距离为d的激光斑点，其成像坐标为(x，y)；c点坐标(xc，yc)，为摄像头光轴在图像上的成像点，为光学中心像点，是固定的；

其中，α为激光光轴与摄像头光轴的夹角，为常数，β也是常数；β即距离d0处的物体成像1个像素所对应的物体尺寸；通过公式(1)利用两个不同的已知距离d1和d2，列出两个方程两点法解出(xc，yc)，最终能够计算得到激光斑点中心位置到额温检测装置的距离d。

进一步地，主板能够通过可见光摄像头所拍摄的图像，识别人脸眉心位置；主板根据检测部位的中心位置、眉心位置以及激光斑点中心位置到额温检测装置的距离d，计算角度偏差γ；

其中，所述眉心位置为人脸两眉之间的中点e(xe，ye)，d点(xd，yd)是检测部位的中心位置，xd＝xb；检测部位中心位置为拍摄图像中，成像点b的纵坐标向下偏移一定距离/β个像素，此处，所述一定距离为激光光源与红外测温传感器两者出光孔中心的距离；b为激光光轴与线l1的交点，就是距离为d，激光照射到人脸上的斑点；线l1是b点的成像过摄像头光学中心的线。

进一步地，检测与温度补偿模块能够判断距离d和角度偏差γ，是否在检测最佳位置，在最佳位置范围：角度偏差γ在10度以内，距离根据红外测温传感器最佳测温距离范围设定；

如果在最佳位置范围，显示屏显示绿色提示框，提示框中显示温度，角度偏差γ，距离d；否则显示红色提示框，提示框中显示温度，角度偏差γ，距离d，并进行语音提示。

进一步地，主板能够根据距离和角度误差补偿曲线，补偿距离，角度偏差带来的温度误差；具体地，根据红外测温校准物黑体炉，正对红外额温仪，放置不同距离，测得距离和温度误差的关系；同理，放置相同距离，不同角度，测得角度和温度误差的关系，得到距离和角度误差补偿曲线。

进一步地，数据存储与传输装置能够通过tcp/ip，usb，wifi，rs485，5g或4g将检测结果与温度补偿后的结果传输出去。

一种具有检测位置判断和温度补偿功能的额温检测系统在红外额温仪检测额温中的应用，所述检测系统为以上所述的额温检测系统。

具体实施例，参照附图1-4。

将本发明的额温检测系统应用于红外额温仪。

如图1所示，一种红外额温仪，采用了以上所述的额温检测系统，包括激光光源1、红外测温传感器2、可见光摄像头3、主板4、壳体5，激光光源1、红外测温传感器2、可见光摄像头3分别与主板4连接，主板4安装在壳体5内部，激光光源1、红外测温传感器2、可见光摄像头3分别安装在壳体5上，激光光源1位于红外测温传感器2的上方，激光光源1位于可见光摄像头3的上方。图1中，主板用虚线表示，因为主板位于壳体内部。

在一些优选的方式中，激光光源1为准直激光光源1，准直激光光源的能量不发散，激光斑点亮度不随距离衰减，这样使得图像处理时容易识别，且像素集中，识别坐标误差小，反之，如果采用发散的光源，距离远了，斑点亮度不足，使得图像处理时识别困难，且中心位置难以寻找，中心位置的坐标不确定。

在一些优选的方式中，激光光源1与可见光摄像头3出光孔中心的距离是2～10cm，或者激光光源1与可见光摄像头3出光孔中心成一定夹角0～30°；这样设置使得被测人员能够处于红外测温的敏感距离和角度，而且仪器不至于太大，便于携带。

在一些优选的方式中，激光光源1可采用红，绿，蓝色中的任何一色。

在一些优选的方式中，激光光源1位于红外测温传感器2的正上方，两者出光孔中心距离为20mm之内，光轴夹角误差5°以内；将激光光轴和红外测温光轴设置成平行，且两者之间的垂直距离固定，这样可以保证，由图像检测的激光斑点，就可以找到测温中心点，夹角较小的情况下，几乎平行；比如激光光轴和测温光轴上下之间的距离是10mm(即垂直距离是10mm)，如果激光打在额头上，那么下移10mm的地方就是红外测温的地方。

在一些优选的方式中，可见光摄像头3的镜头可采用双目摄像头，左右放置；在另一些优选的方式中，可见光摄像头3的镜头可采用单目摄像头，在一些优选的方式中，可见光摄像头3包括图像传感器，图像传感器能够将感光面上的光像转换为与光像成相应比例关系的电信号。

在一些优选的方式中，红外额温仪还包括补光灯，补光灯设置在可见光镜头的上方，补光灯与主板连接；补光灯能够在缺乏光照度的情况下进行灯光补偿，使可见光摄像头3能够采集到较清晰的图片。补光灯的设置使得脸部成像对比度、识别度好，如果天比较黑，就要点亮补光灯。

在一些优选的方式中，主板4能够根据可见光摄像头3所拍摄的图像，计算人脸上激光斑点中心位置及其到红外额温仪的距离，通过激光斑点中心位置平行偏移获得红外额温仪所检测部位的中心位置；平行向下偏移或者在5度夹角以内，偏移量与两者的出光孔中心距离一致。

具体地，计算人脸上激光斑点中心位置到红外额温仪的距离，如图2所示，其中，摄像头光轴(即水平线)，设为x轴，竖直线为y轴，o点为摄像头光学中心，设为x-y坐标系原点，曲线为被测体；设距原点d0处，成像为a点的坐标(xa，ya)，a点即为被测体与激光光轴的交点，设单位像素代表实际距离d0处的比例为β/pixel(β/pixel即距离d0处的物体成像1个像素所对应的物体尺寸，比如，d0处1mm*1mm成像为1个像素，单边尺寸即为β＝1mm/像素)；

设激光斑点中心位置到额温仪的距离为d，则其它距离为d的激光斑点，其成像坐标为(x，y)，则根据公式(1)计算距离d，

其中，α为激光光轴与摄像头光轴的夹角，为常数，β也是常数。激光中心线即激光光轴，摄像头光轴和激光光轴是不同的轴，摄像头光轴是图像传感器的光学中心线。β与选择的d0长度，图像芯片的分辨率以及摄像头透镜相关。一旦d0，摄像头透镜和图像芯片分辨率确定，那么β就确定了。比如放在d0＝100mm处的一个尺子，假设长度为100mm，在图像上成像1000个像素，那么β＝100/1000＝0.1mm/pixel，这样就测出来了。

c点坐标(xc，yc)，为摄像头光轴在图像上的成像点，为光学中心像点，是固定的；图2中x轴与图像传感器的交点就是c点，并通过公式(1)利用两个不同的已知距离d1和d2，列出两个方程两点法解出(xc，yc)，最终能够计算得到激光斑点中心位置到红外额温仪的距离d。

在一些优选的方式中，主板能够通过可见光摄像头3所拍摄图像，识别人脸眉心位置；主板根据检测部位的中心位置、眉心位置以及距离d，计算角度偏差。

检测部位中心位置为拍摄图像中，成像点b的纵坐标向下偏移一定距离/β个像素，此处，所述距离为激光光源1与红外测温传感器2两者出光孔中心的距离；b为激光光轴与线l1的交点，就是距离d，激光照射到人脸上的斑点。线l1是b点的成像过摄像头光学中心的线。所述眉心位置为人脸两眉之间的中点e(xe，ye)，设d点(xd，yd)为检测部位的中心位置，xd＝xb；角度偏差γ由公式(2)求取，这里γ指的是眉心-红外测温光学中心连线与红外测温光轴的夹角。

此处，d就是激光斑点中心位置到红外额温仪的距离。

在一些优选的方式中，该红外额温仪还包括提示装置，提示装置包括显示屏；在一些优选的方式中，提示装置还包括语音播放装置，语音播放装置的设置能够帮助不识字或视力弱的群体获知提示信息；在一些优选的方式中，提示装置安装在壳体上，提示装置与主板连接；在一些优选的方式中，如图1所示，显示屏7位于壳体上，红外测温传感器的对面；这样使得当使用者拿起额温仪测温度时，显示屏7恰好能够面向使用者，便于使用者观看显示屏7。在一些优选的方式中，语音播放装置设置在额温仪的内部，额温仪的底部设有出音孔。

在一些优选的方式中，主板能够将数据信息传输至提示装置，显示屏进行显示，语音播放装置播放语音。

在一些优选的方式中，额温仪的侧面设有充电接口与数据接口。在一些优选的方式中，如图1所示，开关键6位于壳体上，可见光摄像头下方，这样便于启动额温仪。

本发明能够判断距离d和角度偏差γ，是否在检测最佳位置，并通过屏幕状态闪烁或颜色等显示结果。

在最佳位置范围：角度偏差γ在10度之内，距离根据红外测温传感器最佳测温距离范围设定；一般，红外测温传感器最佳测温距离为3cm～30cm。

如果在最佳位置范围，则显示绿色提示框，提示框中显示温度，角度偏差γ，距离d等信息；否则显示红色提示框，提示框中显示温度，角度偏差γ，距离d等信息，以及语音提示。

在一些优选的方式中，主板能够根据距离和角度误差补偿曲线，补偿距离，角度等偏差带来的温度误差，并显示在显示屏幕上。具体地，根据红外测温校准物黑体炉，正对红外额温仪，放置不同距离，测得距离和温度误差的关系；同理，放置相同距离，不同角度，测得角度和温度误差的关系，得到距离和角度误差补偿曲线。在建立了补偿曲线之后，可以将补偿曲线存储在主板中，使用时，主板可以根据补偿曲线来确定温度补偿值。

在一些优选的方式中，红外额温仪还具有数据存储与传输装置，数据存储与传输装置与主板4连接，能够接收数据，并将数据传输出去，比如，通过tcp/ip，usb，wifi，rs485，5g或4g等输出人脸识别，温度，以及该温度下检测的距离、角度偏差和误差补偿后的温度信息等。

在一些优选的方式中，红外测温传感器和可见光摄像头水平设置；如图4所示，图中方框为红外额温传感器所能检测的区域在可见光摄像头所采集图像中的位置；该方框在仪器制造过程中被确定，一般不会发生变化，除非仪器外壳出现坏损等使得镜头和红外测温传感器出现相对位置变化，最下边的圆圈表示测温探头；最上边的圆圈表示准直激光光源；左右两边的圆圈表示两个摄像头；这是其中一种配置示例。

在一些优选的方式中，激光光源1可选择血氧饱和度检测所用的600～700nm波段和810～1000nm波段，主板可根据图像处理计算心率和血氧饱和度。因为人脸存在动脉血管和脉细动脉血管，光照射人脸皮肤，会被氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白分别吸收一部分，而且随脉动变化，其反射光强也会随之变化，反射式血氧饱和度检测原理是已知的(不在赘述)，进而计算血氧饱和度，本发明不对检测原理与计算公式进行改进。

心率就是数1分钟，血红蛋白反射光信号曲线的波动次数，与血氧饱和度的计算公式是不同的两个计算，血氧饱和度用(氧合血红蛋白的波动幅度/平均氧合血红蛋白信号)/(脱氧血红蛋白的波动幅度/平均脱氧血红蛋白信号)，心率可以根据任何一个信号来数波动次数。

显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。