一种温度校准方法及红外测温装置与流程

本发明涉及红外测温技术领域，特别是涉及一种温度校准方法及红外测温装置。

背景技术：

随着科技的发展，传统的接触式体温测量方式由于误差较大、效率较低、容易造成人员聚集及交叉感染等缺点已逐渐被淘汰，取而代之的是基于红外测温技术的红外测温装置。尽管红外测温装置实现了人体体温的智能化测量，但其也容易受到各种因素的影响导致测温误差的存在，因此，需要对红外测温装置进行一系列的校准，以减小各种因素带来的测温误差，提高测温精度。

现有技术中，通常基于温度校准模块进行两次恒温校准。通过初步校准模块，对热电堆红外传感器上的每个热成像点进行初步校准，得到每个热成像点的初步校准数据；在测量待测温者的温度期间，对热电堆红外传感器进行二次校准，得到热电堆红外传感器的二次校准数据，通过上述两次校准得到待测温者的实际温度数据。但该方法没有考虑到测温者与测温装置的距离对测温结果造成的影响。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种温度校准方法及红外测温装置，考虑到了测温者与测温装置的距离对测温结果造成的影响，基于瞳距参数对待测温者的人体体温测量值进行校准，精度较高。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种温度校准方法，包括：

获取测温者在距所述红外测温装置不同距离时的瞳距参数、第一人体体温标准值及通过所述红外测温装置得到测温者的第一人体体温测量值；

建立所述第一人体体温测量值与所述第一人体体温标准值的第一差值与所述瞳距参数之间的第一映射关系；

获取待测温者的当前瞳距参数和通过所述红外测温装置得到待测温者的第一当前人体体温测量值；

基于所述当前瞳距参数和所述第一映射关系对所述第一当前人体体温测量值进行校准。

优选地，通过所述红外测温装置得到测温者的第一人体体温测量值，包括：

获取所述红外测温装置采集的测温者的可见光图像及红外图像，并对所述可见光图像进行人脸识别得到人脸区域；

对所述可见光图像进行人脸关键点定位，得到人脸关键点外接区域；

对所述人脸关键点外接区域进行放大处理，将所述人脸区域与放大后的人脸关键点外接区域中的较小者作为所述可见光图像上的人脸框区域；

将所述人脸框区域映射至所述红外图像中，得到红外人脸区域；

获取所述红外人脸区域对应的第一初始温度数据，并基于所述第一初始温度数据确定所述第一人体体温测量值。

优选地，获取测温者在距所述红外测温装置不同距离时的瞳距参数，包括：

获取测温者在距所述红外测温装置不同距离时所述红外测温装置采集的测温者的可见光图像；

对所述测温者的可见光图像进行人脸关键点定位，得到人脸关键点坐标；

其中，所述人脸关键点包括左右眼睛的中心点；

将所述左右眼睛的两个中心点之间的直线距离参数作为所述瞳距参数。

优选地，获取测温者的第一人体体温标准值，包括：

通过水银体温计获取所述第一人体体温标准值。

优选地，基于所述当前瞳距参数和所述第一映射关系对所述第一当前人体体温测量值进行校准，包括：

基于所述当前瞳距参数和所述第一映射关系，确定所述第一当前人体体温测量值和与所述第一当前人体体温测量值对应的第一人体体温标准值的第一当前差值；

将所述第一当前差值与所述第一当前人体体温测量值相加，得到第一当前人体体温标准值。

优选地，基于所述当前瞳距参数和所述第一映射关系对所述第一当前人体体温测量值进行校准之前，还包括：

获取黑体的温度；

通过所述红外测温装置获取所述黑体的初始温度数据；

将所述黑体的温度与所述黑体的初始温度数据的差值记为第二差值，将所述第一当前人体体温测量值与所述第二差值相加得到第二当前人体体温测量值；

基于所述当前瞳距参数和所述第一映射关系对所述第一当前人体体温测量值进行校准，包括：

基于所述当前瞳距参数和所述第一映射关系对所述第二当前人体体温测量值进行校准。

优选地，基于所述当前瞳距参数和所述第一映射关系对所述第一当前人体体温测量值进行校准之前，还包括：

获取不同环境温度、不同环境温度下测温者的第二人体体温标准值及通过所述红外测温装置得到测温者的第二人体体温测量值；

建立所述第二人体体温测量值与所述第二人体体温标准值的第三差值与所述环境温度之间的第二映射关系；

获取当前环境温度；

基于所述当前环境温度和所述第二映射关系，确定所述第一当前人体体温测量值和与所述第一当前人体体温测量值对应的第一人体体温标准值的第二当前差值；

将所述第二当前差值与所述第一当前人体体温测量值相加，得到第三当前人体体温测量值；

基于所述当前瞳距参数和所述第一映射关系对所述第一当前人体体温测量值进行校准，包括：

基于所述当前瞳距参数和所述第一映射关系对所述第三当前人体体温测量值进行校准。

优选地，获取不同环境温度，包括：

获取所述红外测温装置采集的可见光图像及红外图像；

对所述可见光图像进行人脸识别，判断所述可见光图像中是否存在人脸区域；

若否，获取所述红外图像对应的第二初始温度数据，将所述第二初始温度数据作为所述环境温度。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种红外测温装置，包括可见光相机及热电堆红外传感器，还包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上述所述温度校准方法的步骤。

本发明提供了一种温度校准方法。该方案中，由于测温者与红外测温装置之间的距离和测温者的瞳距存在一定的关系，当测温者与红外测温装置之间的距离近时，测温者的瞳距大；当测温者与红外测温装置之间的距离远时，测温者的瞳距小。可见，本发明考虑到了测温者与测温装置的距离对测温结果造成的影响，基于瞳距参数对待测温者的人体体温测量值进行校准，精度较高。

本发明还提供了一种红外测温装置，具有与上述温度校准方法相同的有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种温度校准方法的过程流程图；

图2a为本发明提供的测温者与红外测温装置的距离为1.2米时的人脸瞳距示意图；

图2b为本发明提供的测温者与红外测温装置的距离为1.0米时的人脸瞳距示意图；

图2c为本发明提供的测温者与红外测温装置的距离为0.5米时的人脸瞳距示意图；

图3为本发明提供的瞳距参数与第一差值的拟合曲线图；

图4为本发明提供的红外测温装置采集到的黑体的红外图像；

图5为本发明提供的环境温度与第三差值的拟合曲线图；

图6为本发明提供的一种红外测温装置示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种温度校准方法及红外测温装置，考虑到了测温者与测温装置的距离对测温结果造成的影响，基于瞳距参数对待测温者的人体体温测量值进行校准，精度较高。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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，都属于本发明保护的范围。

请参照图1、图2a、图2b、图2c和图3，图1为本发明提供的一种温度校准方法的过程流程图；图2a、图2b及图2c为本发明提供的不同测温距离下的人脸瞳距示意图，其中，图2a以测温者与红外测温装置的距离为1.2米为例，图2b以测温者与红外测温装置的距离为1.0米为例，图2c以测温者与红外测温装置的距离为0.5米为例；图3为本发明提供的瞳距参数与第一差值的拟合曲线图，其中，横坐标为瞳距参数，纵坐标为第一差值。

该方法包括：

s11：获取测温者在距红外测温装置不同距离时的瞳距参数、第一人体体温标准值及通过红外测温装置得到测温者的第一人体体温测量值；

s12：建立第一人体体温测量值与第一人体体温标准值的第一差值与瞳距参数之间的第一映射关系；

s13：获取待测温者的当前瞳距参数和通过红外测温装置得到待测温者的第一当前人体体温测量值；

s14：基于当前瞳距参数和第一映射关系对第一当前人体体温测量值进行校准。

申请人考虑到，本发明是基于红外测温装置接收到的测温者向外辐射的能量来测量其表面温度，而测温者向外辐射的能量在大气中传播会有一定的损失，因此，测温距离对测温的精确度有很大影响。又考虑到测温者与红外测温装置之间的距离和测温者的瞳距存在一定的关系，当测温者与红外测温装置之间的距离近时，测温者的瞳距大；当测温者与红外测温装置之间的距离远时，测温者的瞳距小。

在本实施例中，首先获取测温者在距离红外测温装置不同距离时的瞳距参数、第一人体体温标准值及通过红外测温装置得到测温者的第一人体体温测量值，然后，将第一人体体温测量值与第一人体体温标准值相减，记为第一差值，建立第一差值与瞳距参数之间的第一映射关系。在实际测温过程中，获取待测温者的当前瞳距参数和通过红外测温装置得到待测温者的第一当前人体体温测量值，并基于当前瞳距参数和第一映射关系确定对第一当前人体体温测量值的校准值，基于确定的第一当前人体体温测量值的校准值对第一当前人体体温测量值进行校准。

例如，通过图3提供的瞳距参数与第一差值的拟合曲线获得的第一映射关系为y＝-0.8973x+0.8128，r²＝0.9489，其中，x为待测温者的当前瞳距参数，y为对第一当前人体体温测量值的校准值，r²为决定系数。

需要说明的是，决定系数r²是曲线拟合程度的指标，它的数值大小可以反映曲线的估计值与对应的实际数据之间的拟合程度，拟合程度越高，拟合曲线的可靠性就越高。r²是取值范围在0～1之间的数值，当拟合曲线的r²等于1或接近1时，其可靠性最高，反之则可靠性较低。

从表1可以看出，基于待测温者的第一当前人体体温测量值的校准值对第一当前人体体温测量值进行校准后，接近于第一人体体温标准值。

表1进行测温距离校准对第一当前人体体温测量值的影响

可见，本发明考虑到了测温者与测温装置的距离对测温结果造成的影响，基于瞳距参数对待测温者的人体体温测量值进行校准，精度较高。

在上述实施例的基础上：

作为一种优选地实施例，通过红外测温装置得到测温者的第一人体体温测量值，包括：

获取红外测温装置采集的测温者的可见光图像及红外图像，并对可见光图像进行人脸识别得到人脸区域；

对可见光图像进行人脸关键点定位，得到人脸关键点外接区域；

对人脸关键点外接区域进行放大处理，将人脸区域与放大后的人脸关键点外接区域中的较小者作为可见光图像上的人脸框区域；

将人脸框区域映射至红外图像中，得到红外人脸区域；

获取红外人脸区域对应的第一初始温度数据，并基于第一初始温度数据确定第一人体体温测量值。

申请人考虑到，通过红外测温装置得到测温者的第一人体体温测量值的过程中，会不可避免的受到光照、遮挡、人脸测温角度等因素的影响，导致测温者的第一人体体温测量值不准确。因此，在本实施例中，采用将可见光图像中的人脸区域映射至红外图像中，得到红外人脸区域，并基于红外人脸区域计算第一人体体温测量值的方法得到测温者的第一人体体温测量值。

具体地，在获取红外测温装置采集的测温者的可见光图像及红外图像，并对可见光图像进行人脸识别得到人脸区域之后，在人脸识别的基础上结合人脸关键点定位，在可见光图像上进行人脸关键点定位得到人脸关键点外接区域，并对人脸关键点外接区域进行放大处理，将人脸区域与放大后的人脸关键点外接区域中的较小者作为可见光图像上的人脸框区域，再将人脸框区域映射至红外图像中，得到红外人脸区域，并获取红外人脸区域对应的第一初始温度数据，根据第一初始温度数据计算出第一人体体温测量值。采用该种方法，能够避免受到光照、遮挡、人脸测温角度等因素的影响，导致测温者的第一人体体温测量值不准确，提升了红外测温装置的准确性。

此外，通过红外测温装置得到测温者的第一人体体温测量值的方法不仅限为采用人脸识别及人脸关键点定位将可见光图像中的人脸区域映射至红外图像中得到红外人脸区域，基于红外人脸区域计算第一人体体温测量值的方法，本申请在此不做特别的限定。

作为一种优选地实施例，获取测温者在距离红外测温装置不同距离时的瞳距参数，包括：

获取测温者在距红外测温装置不同距离时红外测温装置采集的测温者的可见光图像；

对测温者的可见光图像进行人脸关键点定位，得到人脸关键点坐标；

其中，人脸关键点包括左右眼睛的中心点；

将左右眼睛的两个中心点之间的直线距离参数作为瞳距参数。

现有技术中，获取测温者与红外测温装置之间的距离的方式是通过设置超声波测距传感器，但该方法在温度校准的时候需要增加超声波测距传感器等芯片，结构复杂，成本较高。本实施例中，对测温者的可见光图像进行人脸关键点定位，得到人脸关键点坐标，由于人脸关键点坐标中包括测温者左右眼睛的中心点，将左右眼睛的两个中心点之间的直线距离参数作为瞳距参数，能够精确地检测到测温者的瞳距，从而计算出测温者与红外测温装置之间的距离，并且不需要额外设置测距传感器等，结构简单，成本较低。

需要说明的是，考虑到一般情况下温度补偿在零点几度，如果瞳距参数取几百的像素值，则在拟合图像中，横纵坐标差别太大，为了使图3的拟合曲线易于观测，这里的瞳距参数经过了归一化处理，具体地，通过可见光图像中左右眼睛中心点之间的距离获得实际的瞳距值，并将实际的瞳距值除以可见光图像的宽度，得到瞳距参数，本文中可见光图像的宽度为1080。

作为一种优选地实施例，获取测温者的第一人体体温标准值，包括：

通过水银体温计获取第一人体体温标准值。

考虑到过水银体温计测量测温者的体温比较准确，和身体的实际体温非常接近。本实施例中，采用水银体温计获取第一人体体温标准值，并将第一人体体温标准值作为准确的人体体内温度。

需要说明的是，这里的水银体温计具体采用哪种类型的体温计，以及，通过水银体温计获取第一人体体温标准值时，选取腋下或口腔或测温者的其他部位进行测量，本申请在此不做特别的限定。

作为一种优选地实施例，基于当前瞳距参数和第一映射关系对第一当前人体体温测量值进行校准，包括：

基于当前瞳距参数和第一映射关系，确定第一当前人体体温测量值和与第一当前人体体温测量值对应的第一人体体温标准值的第一当前差值；

将第一当前差值与第一当前人体体温测量值相加，得到第一当前人体体温标准值。

为了消除测温者与红外测温装置之间的距离对测温准确性的影响，本实施例中，基于当前瞳距参数和第一映射关系对第一当前人体体温测量值进行校准，具体地，基于待测温者的当前瞳距参数和获得的第一映射关系确定第一当前人体体温测量值和与第一当前人体体温测量值对应地第一人体体温标准值的第一当前差值，然后将第一当前差值与第一当前人体体温测量值相加，得到第一当前人体体温标准值。通过该种计算方法能够准确地得到待测温者的第一当前人体体温标准值，消除了测温者与红外测温装置之间的距离对测温准确性的影响。

作为一种优选地实施例，基于当前瞳距参数和第一映射关系对第一当前人体体温测量值进行校准之前，还包括：

获取黑体的温度；

通过红外测温装置获取黑体的初始温度数据；

将黑体的温度与黑体的初始温度数据的差值记为第二差值，将第一当前人体体温测量值与第二差值相加得到第二当前人体体温测量值；

基于当前瞳距参数和第一映射关系对第一当前人体体温测量值进行校准，包括：

基于当前瞳距参数和第一映射关系对第二当前人体体温测量值进行校准。

请参照图4，图4为本发明提供的红外测温装置采集到的黑体的红外图像，其中，图像中部深色的圆形区域为黑体区域。

考虑到红外测温装置会受到其内部元器件的影响，例如内部元器件在从生产完成到投入使用的运输过程中会产生一定的误差，因此，为了提高测温精度，在测温之前首先需要对内部元器件用黑体进行温度校准。

在本实施例中，由于红外测温装置是用来对人体体温进行测量，将黑体的温度设在接近人体体表温度附近，将黑体与红外测温装置的距离也设在接近测温者与红外测温装置的平均距离附近，如图4所示，不同颜色代表传感器接收到不同的温度，图像中部深色的圆形区域为黑体区域。在校准过程中，对一定时间内红外测温装置采集到的黑体的初始温度数据进行温度计算，将黑体的温度与黑体的初始温度数据的差值记为第二差值。例如，将黑体设为35℃，距离红外测温装置0.5米，得到黑体的初始温度数据为34.892℃，则第二差值为0.108℃。可见，通过黑体对红外测温装置的内部元器件进行校准，提高了红外测温装置的测温精度。

需要说明的是，在实际应用中，首先对红外测温装置进行黑体校准，将第一当前人体体温测量值与第二差值相加得到第二当前人体体温测量值，再进行测温距离校准，基于当前瞳距参数和第一映射关系对第二当前人体体温测量值进行校准。

此外，本实施例中，黑体采用的是恒温水槽，恒温水槽的物质反射系数最接近于1，采用恒温水槽对红外测温装置内部元器件进行校准的精度较高。

当然，这里的黑体不仅限为恒温水槽，也可以采用其他类型的黑体对红外测温装置内部元器件进行校准，本申请在此不做特别的限定。

作为一种优选地实施例，基于当前瞳距参数和第一映射关系对第一当前人体体温测量值进行校准之前，还包括：

获取不同环境温度、不同环境温度下测温者的第二人体体温标准值及通过红外测温装置得到测温者的第二人体体温测量值；

建立第二人体体温测量值与第二人体体温标准值的第三差值与环境温度之间的第二映射关系；

获取当前环境温度；

基于当前环境温度和第二映射关系，确定第一当前人体体温测量值和与第一当前人体体温测量值对应的第一人体体温标准值的第二当前差值；

将第二当前差值与第一当前人体体温测量值相加，得到第三当前人体体温测量值；

基于当前瞳距参数和第一映射关系对第一当前人体体温测量值进行校准，包括：

基于当前瞳距参数和第一映射关系对第三当前人体体温测量值进行校准。

请参照图5，图5为本发明提供的环境温度与第三差值的拟合曲线图，其中，横坐标为环境温度，纵坐标为第三差值。

考虑到测温过程中一般是对人脸额头区域的表面进行测温，会受到人体所处环境的温度的影响，当环境温度较高/较低时，额头表面温度可能较高/较低，导致测得的温度也较高/较低，而真实体温却基本稳定。

在本实施例中，首先获取不同环境温度、不同环境温度下测温者的第二人体体温标准值及通过红外测温装置得到测温者的第二人体体温测量值，建立第二人体体温测量值与第二人体体温标准值的第三差值与环境温度之间的第二映射关系。在实际测温过程中，获取当前环境温度，基于当前环境温度和第二映射关系确定待测温者的第一当前人体体温测量值和与第一当前人体体温测量值对应地第一人体体温标准值的第二当前差值，将第二当前差值与第一当前人体体温测量值相加，得到第三当前人体体温测量值，然后再基于当前瞳距参数和第一映射关系对第三当前人体体温测量值进行校准。可见，本实施例中根据当前环境温度对待测温者的第二人体体温测量值进行校准，提高了红外测温装置的测温精度。

需要说明的是，为了使测温者的第二人体体温测量值更准确、更稳定，本实施例中，分别在不同环境温度下，通过红外测温装置对测温者进行多次红外测温，将测量者在不同环境温度下的多次人体体温测量值进行加权平均，得到不同环境温度下测温者的第二人体体温测量值。

还需要说明的是，为了提高拟合精度，在建立第二人体体温测量值与第二人体体温标准值的第三差值与环境温度之间的第二映射关系时，基于多项式y＝ax³+bx²+cx+d来拟合第三差值与环境温度的拟合曲线，从而获得第二映射关系，其中，a、b、c、d系数根据实际数据拟合获得。

此外，本申请不仅限为在对测温距离校准之前进行温度校准，也可以先进行温度校准，再进行测温距离校准，对于测温距离校准和温度校准的顺序，本申请在此不做特别的限定。

作为一种优选地实施例，获取不同环境温度，包括：

获取红外测温装置采集的可见光图像及红外图像；

对可见光图像进行人脸识别，判断可见光图像中是否存在人脸区域；

若否，获取红外图像对应的第二初始温度数据，将第二初始温度数据作为环境温度。

考虑到现有技术中获取环境温度是通过设置测温传感器等方式，但该方式在进行环境温度校准的时候需要增加温度传感器等芯片，结构复杂，成本较高。本实施例中，通过红外测温装置采集的红外图像来获取环境温度。具体地，首先获取红外测温装置采集的可见光图像及红外图像，对可见光图像进行人脸识别，判断可见光图像中是否存在人脸区域，若可见光图像中不存在人脸区域，获取红外图像对应的第二初始温度数据，将第二初始温度数据作为环境温度。通过该种方式获取环境温度不需要增加温度传感器等芯片，结构简单，成本较低。

需要说明的是，为了得到更准确、更稳定的环境温度，本实施例中，在同一环境下，通过红外测温装置对多个不存在红外人脸区域的红外图像进行处理，获取多个第二初始温度数据，将多个第二初始温度数据的指数加权平均值作为环境温度。

请参照图6，图6为本发明提供的一种红外测温装置示意图。

本发明提供了一种红外测温装置，包括可见光相机1及热电堆红外传感器2，还包括：

存储器3，用于存储计算机程序；

处理器4，用于执行计算机程序时实现如上述温度校准方法的步骤。

对于本发明提供的一种红外测温装置的介绍请参照上述发明实施例，本发明在此不再赘述。

需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。