一种内置红外线校准器的热成像体温智能监测系统

摘要

本发明涉及一种内置红外线校准器的热成像体温智能监测系统，包括部署支架、热成像监测装置、信号分析装置、后端处理装置、云台、显示装置和供电装置，部署支架可拆卸安装在监测场所，热成像监测装置通过云台可拆卸安装在部署支架上部，热成像监测装置的输出端与信号分析装置的输入端电连接，信号分析装置的输出端与后端处理装置的输入端电连接，后端处理装置的输出端与显示装置电连接；供电装置的输入端与市电电连接，显示装置和热成像监测装置与供电装置的输出端电连接；本发明通过磁性件活动安装在监测场所，适用安装各监测场所，高度和旋转角度易调整，灵活性强；热线仪内部集成安装红外线校准器和多种传感器，提高测温精度。

说明书

技术领域

本发明涉及到体温监测技术领域，尤其涉及到一种内置红外线校准器的热成像体温智能监测系统。

背景技术

目前，市场上的由相机、热成像等监控设备构成的红外热成像体温筛查设备，在以下类似场景（进境专机外交礼遇人员、公路口岸入境车辆免下车人员、重大疫情爆发时旅客临时体温监测点），在对过往相关人员进行体温智能监测时存在以下缺陷：a、市场上的相机、热成像等监控设备多采用固定结构，比如道路两旁、室内监控设备被限制在固定区域，再比如固定相机的云台、手持防抖等设备，只能满足短时间的监视的需要，但是灵活性较差；b、安装在口岸、机场、码头等公共场所应用的红外热成像体温筛查设备普遍存在着体积较大，受视场内其他高温物体的干扰易产生误报警，且在室外使用时测温精度不高等局限；再者，市面上非制冷红外焦平面热像仪在用于人体测温时，通常采用户内红外线校准器作为温度检测的基准参照物，则对红外热像仪具有较高的测温精度要求，而实际相关应用场景往往面临巨大的环境反射辐射和大气辐射影响（如专机在户外可能晒得温度过高），同时由于上述场景位置灵活多变，不具备快速部署户外红外线校准器条件，进一步降低了测温的精准度；因此，现有技术存在缺陷，需要改进。

发明内容

本发明提供一种内置红外线校准器的热成像体温智能监测系统,解决的上述问题。

为解决上述问题，本发明提供的技术方案如下：

一种内置红外线校准器的热成像体温智能监测系统，包括部署支架、热成像监测装置、信号分析装置、后端处理装置、云台、显示装置和供电装置，部署支架可拆卸安装在监测场所，热成像监测装置通过云台可拆卸安装在部署支架上部，热成像监测装置的输出端与信号分析装置的输入端电连接，以将采集到的监测信号传输给信号分析装置进行预处理，信号分析装置的输出端与后端处理装置的输入端电连接，以将预处理后的监测信号传给后端处理装置进行后续操作，后端处理装置的输出端与显示装置电连接，以将后续操作后后的监测信号在显示装置上显示出来；供电装置的输入端与市电电连接，显示装置和热成像监测装置与供电装置的输出端电连接。

优选的，部署支架包括支架体、支撑管和全方位调位器，支撑管的下端与支架体的前部轴连接，全方位调位器转动套设在支撑管的顶部，云台固定安装在全方位调位器的上部。

优选的，支撑管包括U型管和直管，所述U型管的一端与支架体的前部轴连接，U型管的另一端通过手拧螺母与直管的下端滑动套接，以实现伸缩调节；直管的上端与全方位调位器的下端活动套接，以实现全方位转动。

优选的，支架体的背部通过吸附件与监测场所吸附连接。

优选的，所述热成像监测装置包括热像仪和可见光摄像头，热像仪内部安装红外探测器、红外线校准器和多个温度传感器，其中，所述红外探测器与所述红外线校准器电连接，所述可见光摄像头、多个温度传感器和红外线校准器与所述信号分析装置连接，以将采集到的监测信号进行预处理，信号分析装置与所述后端处理装置连接，以将预处理后的监测信号进行后续操作。

优选的，后端处理装置包括用于对热线仪监测的温度进行自动校正的测温智能校正模块、用于对监测场所目标人员体温超出设定值并发出预警信号的双维度超温智能预警模块、用于识别跟踪目标人脸特征的人脸特征跟踪检测识别模块。

优选的，信号分析装置包括双光融合模块，以对热像仪发出的红外光、可见光摄像头发出的可见光以及温度传感器的位置信息融合，实现目标人员的跟踪排查，且双光融合模块将标有温度信息的复合可见光视频无线传输给后端处理装置；显示装置为计算机、平台电脑等任意一种智能显示设备。

优选的，供电装置包括电源适配器、交换机和NVR网络摄像机，电源适配器的输入端与市电电连接，电源适配器的输出端通过网线一与交换机的输入端电连接，热像仪和可见光摄像头分别通过网线二和网线三与交换机的输出端电连接，交换机的输出端经过网线四与NVR网络摄像机的输入端电连接，NVR网络摄像机的输出端通过网线五与显示装置电连接。

优选的，交换机为POE交换机，网线一至网线五为POE网线。

相对于现有技术的有益效果是，采用上述方案，本发明可以由支架体通过吸附件活动安装在监测场所，可以根据需求灵活安装在各监测场所，实现快速部署安装，还可根据需求通过手动调整热成像监测装置的高度和旋转角度，灵活性强；在热线仪内部集成安装红外线校准器和多种传感器，进而有效的缩小测温系统体积，可以对监测场所进行漂移噪声修正，提高非制冷红外热像仪的测温精度, 实现室外无红外线校准器条件下稳定精准测温；通过设置人脸特征跟踪检测识别模块，可自动识别排除监测区域内的高温干扰物体的影响，减少误报警；通过设置测温智能校正模块，以校正消除探测器温度漂移及背景噪声对热像仪人体测温的影响，提高测温精度；通过设置双维度超温智能预警模块，可以对监测场所目标人员体温超出设定值并发出预警信号。

附图说明

为了更清楚的说明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需使用的附图作简单介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是发明的一些实施例，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为本发明的体温智能监测系统框图；

图2为本发明的部署支架的整体结构示意图；

图3为本发明的部署支架上半部分结构示意图；

图4为本发明的部署支架下半部分转轴结构示意图；

图5为本发明的信号分析装置原理框图；

图6为本发明的后端处理装置原理框图；

图7为本发明的供电装置原理框图；

以上图例所示：1、热像仪 2、可见光摄像头 3、全方位调位器 4、直管 5、手拧螺母6、U型管 7、旋转轴 8、轴承支座 9、环形垫片 10、限位器 11、拉手 12、支架体。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施例，对本发明进行更详细的说明。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本说明书所使用的术语“固定”、“一体成型”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，在图中，结构相似的单元是用以相同标号标示。

除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本发明。

如图1至图7所示，本发明的整体结构是：

实施例1，一种内置红外线校准器的热成像体温智能监测系统，包括部署支架、热成像监测装置、信号分析装置、后端处理装置、云台、显示装置和供电装置，部署支架可拆卸安装在监测场所，热成像监测装置通过云台可拆卸安装在部署支架上部，热成像监测装置的输出端与信号分析装置的输入端电连接，以将采集到的监测信号传输给信号分析装置进行预处理，信号分析装置的输出端与后端处理装置的输入端电连接，以将预处理后的监测信号传给后端处理装置进行后续操作，后端处理装置的输出端与显示装置电连接，以将后续操作后后的监测信号在显示装置上显示出来；供电装置的输入端与市电电连接，显示装置和热成像监测装置与供电装置的输出端电连接。

实施例2，在实施例1的基础上，部署支架包括支架体12、支撑管和全方位调位器3，支撑管的下端与支架体12的前部轴连接，全方位调位器3转动套设在支撑管的顶部，云台固定安装在全方位调位器3的上部。

进一步，支撑管的下端与支架体12的前部轴连接，以实现在支架体12的前部进行180度旋转；全方位调位器活动套设在支撑管的顶部，热成像监测装置通过云台安装在全方位调位器的上部，手动操作全方位调位器，以实现热成像监测装置以Z轴进行360度全方位旋转；全方位调位器包括旋转套和锁止螺栓，支撑管的上部外部设有环形筋条，旋转套套设在支撑管的顶部，且旋转套的下端与环形筋条接触，在旋转套的外部还开设有锁止孔，锁止螺栓旋转拧入锁止孔内，以顶住支撑管的外壁，起到锁紧位置作用。

其中，云台可选用现有技术中的固定云台或电动云台，用于支撑热成像监测装置；其中，在固定云台上安装好热成像监测装置后，可调整其水平和俯仰的角度，达到最好的工作姿态后只要锁定调整机构就可以了；电动云台适用于对大范围进行扫描监视，它可以扩大热成像监测装置的监视范围；且电动云台是由两台执行电动机来实现，电动机接受来自控制器的信号精确地运行定位，在控制信号的作用下，云台上的热成像监测装置既可自动扫描监视区域，也可在操纵下跟踪监视对象。

实施例3，在实施例2的基础上，支撑管包括U型管6和直管4，所述U型管6的一端与支架体12的前部轴连接，U型管6的另一端通过手拧螺母5与直管4的下端滑动套接，以实现伸缩调节；直管4的上端与全方位调位器3的下端活动套接，以实现全方位转动。

进一步，支撑管为铝管，铜管、不锈钢管等任意一种材质均可，优选支撑管为铝制材料，成本低，重量轻。

进一步，支架体12的前部固定安装至少一个轴承支座8，旋转轴7竖向嵌入轴承支座8内，且旋转轴7的上端设有用于防止旋转轴7相对轴承支座8下滑的阻挡件，旋转轴7的下端与U型管6的一端固定套接，从而使U型管6可以以旋转轴7为中心进行转动；旋转轴7的末端外部通过紧固件固定套接一环形垫片9，所述紧固件为螺钉，环形垫片9有效的将U型管6与旋转轴7的末端固定连接到一起，起到稳定作用。

进一步，旋转轴7为中空结构，且直管4上预设便于通信线和供电线穿出的通孔一，对于供电装置给热成像监测装置的通信线和供电线通过通孔一进入直管4，在经过U型管6进入旋转轴7，最后从旋转轴7穿出，通孔一为方孔、圆孔、椭圆孔、正多边形孔或异性孔中任意一种。

进一步，U型管6与支架体12之间还活动安装有限位器10，限位器10有效的起到U型管6与支架体12之间相对位置的固定作用；限位器10包括滑动块、拉杆和松紧螺栓，支架体12的前部还安装有水平滑槽，一滑动块滑动嵌入水平滑槽内，拉杆的两端通过两个销钉分别对应与滑动块和U型管6的弯曲部位转动连接，松紧螺栓与滑动块上的螺丝孔螺接，通过手动调整松紧螺栓使松紧螺栓进入水平滑槽内以起到固定作用，通过操作U型管6，使U型管6以旋转轴7为中心进行转动，转动角度为180度，转动时，安装在U型管6上的拉杆一端B会在U型管6上转动，从而通过拉杆，带动安装在支架体12上拉杆另一端A在水平滑槽内水平滑动，当调整好适当位置角度时，通过手动调整松紧螺栓使松紧螺栓进入水平滑槽内以起到固定作用。

进一步，支架体12为十字支架、米字型支架、三角支架、正多边形支架和圆盘支架中任意一种，优选支架体12为十字支架，且材质为钣金结构，且能够平衡整个装置的重力，有效的防止支撑管上部的热成像监测装置因重力后翻。

实施例4，在实施例2的基础上，支架体12的背部通过吸附件与监测场所吸附连接。

进一步，吸附件为吸盘组件，支架体12可以通过吸盘组件吸附在监测场所，吸盘组件可采用市场上常用的强力吸盘即可。

又如，吸附件为磁性件，支架体12可以通过磁性件吸附在监测场所的导磁件上；磁性件包括磁铁一和磁铁二，磁铁一和磁铁二分别对应安装在支架体12的背部中间位置和上部，且磁铁一的磁性强于磁铁二的磁性，即支架体12背部中间位置的磁铁一磁性强于上部的磁铁二磁性，从而便于取下；进一步，磁铁一可选用磁性较强的铁钕硼磁铁，磁铁二可选用磁性较弱的铁氧体磁铁。

进一步，在支架体12的背部边缘位置还固定安装有多个橡胶凸起垫，当支架体12通过磁性件吸附在监测场所时，可以起到缓冲作用。

进一步，支架体12的前部还安装有便于用户拆装的拉手11，拉手11以固定方式安装在支架体12的前部，即以焊接或螺栓拧入支架体1212内方式，从而便于用户将整个装置从监测场所拆除。

实施例5，在实施例1-4中任意实施例的基础上，所述热成像监测装置包括热像仪1和可见光摄像头2，热像仪1内部安装红外探测器、红外线校准器和多个温度传感器，所述红外探测器与所述红外线校准器电连接，红外线校准器对红外探测器检测到的温度进行自动校正，所述可见光摄像头、多个温度传感器和红外线校准器与所述信号分析装置连接，信号分析装置与所述后端处理装置连接。

进一步，可见光摄像头2固定安装在热像仪1一侧，此外选用小型化的POE供电装置，均支持12V/24V直流供电； 红外探测器为红外传感器，用于检测人体发射的红外线信号进行工作；红外线校准器用于对红外探测器检测到的温度进行自动校正，红外线校准器也叫红外线校验仪，型号可选用BX-500型。

实施例6，在实施例5的基础上，热像仪1为非制冷红外热像仪1，其中过第二焦点（后焦点或象方焦点）且垂直于系统主光轴的平面称焦平面，又称后焦面或象方焦面，如果将一个屏幕放在焦平面上，屏幕将可以捕捉到远处物件的图像；红外热像仪1利用物体的红外辐射而成像，红外辐射的强弱反映了物体的温度的高低，因此红外热像仪1所成的灰度图像可以用于测温的目的；红外热成像的温度计算公式：

温度＝像素灰度值×转换比例+基准温度

其中，“转换比例”在实验室条件下测试得到，“基准温度”在软件中进行设置。

上述公式反映出温度与像素灰度成正比关系，因此监测像素灰度也就相当于监测物体温度。

本发明采用了非制冷红外焦平面热像仪1，小型化可见光摄像头，用于获取可视监测区域内的红外辐射和可见光视频图像(红外热像仪1、可见光摄像头2的检测范围是30米）。

本热成像体温监控装置还包括内置红外线校准器进行比对测温，非制冷红外焦平面热像仪1用于人体测温时，需要红外热像仪1具有较高的测温精度；此外本热成像体温监控装置采用的内置4个温度传感器用于检测可见光摄像头的镜头温度及环境温度、2个温度传感器检测修正仪器工作温度，并在可视监测区域内并用于校准所述红外热像仪1的漂移。

实施例6，在实施例5的基础上，信号分析装置，用于分析所述热成像体温监控装置所采集的视频信号，得到所述监测区域内各目标的位置和温度信息，对监测信号进行预处理，预处理分为：

a、双光融合模块：红外、可见光图像信息预处理；即信号分析装置包括双光融合模块，基于图像融合技术，以对热像仪1发出的红外光、可见光摄像头2发出的可见光以及温度传感器的位置信息融合，实现目标人员的跟踪排查，且双光融合模块将标有温度信息的复合可见光视频无线传输给后端处理装置；同时保存每名乘客的测温值及对应的可见光和红外图像信息；具体为基于软件图像融合模块，将红外探测器探测到的红外图像信息、可见光摄像头2拍摄的可见光视频信息与移动目标的温度及位置信息进行匹配，并将该标示有温度信息的复合可见光视频传输至后端处理设备。

b、目标头部特征图像处理模块：监测目标及检测区域图像信息预处理，基于人员头部特征识别技术，预先识别测温区域内的人员头部特征，可自动识别排除如飞机舱口等高温物体的干扰，准确识别到人员后方才启动目标监控跟踪。

c、图像信息处理模块：其他图像信息预处理，包括全屏幕点测温，伪彩色可调节，图像细节增强功能，红外及可见光图像叠加联动绘制测温信息，十字光标自动跟踪及温度显示，全屏多点报警、报警温度自设、报警图像自动保存并远程上传等。

d、比对模块：对传感器传感信息以及内置红外线校准器温度信息进行预处理比对。

进一步，显示装置为计算机、平台电脑等任意一种智能显示设备。

实施例8，在实施例5的基础上，后端处理装置包括用于对热线仪监测的温度进行自动校正的测温智能校正模块、用于对监测场所目标人员体温超出设定值并发出预警信号的双维度超温智能预警模块、用于识别跟踪目标人脸特征的人脸特征跟踪检测识别模块。

进一步，测温智能校正模块：红外成像测温系统在实际测温中，接收到的有效辐射包括三部分：目标自身辐射、环境反射辐射和大气辐射。影响红外测温精度的因素主要包括被测物发射率影响，大气环境影响，背景噪声影响，距离的影响和热像测温系统稳定性的影响等。本发明研发的测温系统与被测对象之间距离较近，距离和大气环境对系统红外测温精度的影响有限，而人体发射率一般也是一个基本不变的定值，这样背景噪声和系统温漂对本系统的测量值产生较大的影响。

本发明的测温校正算法充分考虑了适用工作场景。而针对非制冷红外热像仪，随着环境温度以及吸收红外辐射的增加，将会产生较为严重的温度漂移现象，这会影响到红外探测器的响应特性，从而导致测温精度受到一定的影响。通过修正因系统温漂和背景噪声带来的测温数据偏差，是提高红外热成像测温系统测量精度的关键，也是红外热成像测量应用到体温监控的关键。

为了提高非制冷红外热像仪的测温精度，本发明所述的测温智能校正模块主要基于红外热像仪、传感器传输的检测温度、内置红外线校准器、4个温度传感器用于检测镜头温度及环境温度、2个温度传感器检测仪器的工作温度；比较仪器工作温度、镜头温度、环境温度差异，并根据所述差异的判断向所述红外热像仪发送校准信息。本发明所述测温智能校正模块通过系统漂移温度、内置红外线校准器户外应用场景下偏移噪声的修正方法，智能测温校正模块据此来校正消除探测器温度漂移及背景噪声对热像仪人体测温的影响，提高测温精度，保障系统稳定运行。

进一步，双维度超温智能预警模块：热成像体温监测装置将红外和可见视频信号传输给数据管理平台，操作人员能够通过数据管理平台给出旋转控制信号以控制云台转动，同时将红外热像仪/可见光摄像头的控制信号传输至热成像体温监测装置。预警模式为现场计算平均温度，及时发出预警；事后体温排序，筛查相对高温乘客。通过智能预警模块分析筛查偏离同批离机旅客体温平均水平的可疑旅客功能。

进一步，人脸特征跟踪检测识别模块，基于AI人脸检测与识别技术，能够通过识别跟踪目标的人脸特征，实现目标个人的跟踪监测。通过比较研究并应用卷积神经网络、深度学习算法、人脸算法等技术，采集人脸图像或视频序列，通过算法判定其中人脸的数量、位置、大小并得到人脸特征，筛选出所有待测人脸，从而实现智能分析人脸目标并测量体温及位置信息，完成对移动目标的持续跟踪并稳定地显示，对每名成员进行体温监测并记录其测温值和对应的可见光与红外图像信息，对体温超阈值乘客实时报警，事后进行体温排序，筛查出相对高温乘客，实现每人一张截图及温度值，不重复记录，以便后续重点监测和处置。

进一步，显示装置上的相关处理软件能够将并将监控信息建立日志、保存视频。

实施例9，在实施例5的基础上，供电装置包括电源适配器、交换机和NVR网络摄像机，电源适配器的输入端与市电电连接，电源适配器的输出端通过网线一与交换机的输入端电连接，热像仪和可见光摄像头分别通过网线二和网线三与交换机的输出端电连接，交换机的输出端经过网线四与NVR网络摄像机的输入端电连接，NVR网络摄像机的输出端通过网线五与显示装置电连接。

进一步，NVR网络摄像机的参数：长10CM、宽8CM、高3CM；供电电压为12V,最大功率6W,质量低于0.2KG；POE交换机参数：长10CM、宽8CM、高3CM；供电电压为48V,最大功率低于60W,质量低于0.2KG。

实施例10，在实施例9的基础上，交换机为POE交换机，网线一至网线五为POE网线。

工作原理：该支架体可以通过吸附件吸附在监测场所（登记台、安检口、公路口岸等）的导磁件上，由于U型管与旋转轴的末端固定套接，从而实现一级旋转，转动角度为180度，全方位调位器与直管旋转套接，从而实现二级旋转，转动角度为360度，操作人员能够通过数据管理平台给出旋转控制信号以控制云台转动，从而带动热成像体温监控装置实现转动，进而实现三级转动作业，转动角度为360度；且直管与U型管通过手拧螺母固定套接，从而实现伸缩调节；轴承支座固定安装在支架体的前部，且旋转轴固定嵌入轴承支座内，从而防止U型管以及直管上部的热成像监测装置过度晃动；热成像监测装置的通信线和供电线先从旋转轴进入，依次经过U型管、直管，最后从通孔一穿出；内置红外线校准器的热成像体温智能监测过程：由可见光摄像头对目标对象进行拍摄以形成可见光图像信息，热像仪中的红外探测器对目标对象进行拍摄以形成红外图像信息，内置多种传感器（温度传感器..）进行采集环境信息，如温度、地理位置等，形成传感器信息，上述信息成为监测信号，传给信息分析装置，由信息分析装置中图像融合模块对红外、可见光图像信息预处理，的对监测信号中各信息进行预处理，目标头部特征图像处理模块对监测目标及检测区域图像信息预处理，以及图像信息处理模块对其他图像信息预处理；然后再将预处理好的信息传给后端处理装置，由后端处理装置中的测温智能校正模块对热线仪监测的温度进行自动校正，由双维度超温智能预警模块对监测场所目标人员体温超出设定值并发出预警信号，由人脸特征跟踪检测识别模块来识别跟踪目标人脸特征，最后通过监控人员提供被监控对象的信息并接受监控人员的指令，在显示装置上显示视频和异常温度目标的标示、建立日志、保存视频。

需要说明的是，上述各技术特征继续相互组合，形成未在上面列举的各种实施例，均视为本发明说明书记载的范围；并且，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。