2020年初新冠病毒肺炎的流行,對及時排查初篩疑似感染者提出了更高的要求。在人流較大的機場、車站、碼頭、醫院、商場等場景,紅外熱像儀發揮了巨大的作用。紅外熱像儀對人體測溫有快速、安全和有效的特點,非接觸式的人體測溫方式在很大程度上避免了接觸傳染的概率。人體是一個紅外輻射源,皮膚擁有較高的發射率。通過檢測和采集皮膚反射的波長,則可以計算出皮膚表面溫度。
正常人體體溫為36℃到37℃,發熱患者體溫一般高于37.3℃,可見低燒患者和正常人的體溫最低相差0.3℃,這就要求紅外熱像儀的人體測溫精度要小于0.3℃。一般公共場合采購的紅外熱像儀均為小型設備,而對溫度卻有著較高的要求,這在技術層面有著較大的挑戰。目前使用算法補償、圖像處理優化等技術,使得部分紅外熱像儀的測溫精度可以達到±0.3℃,基本能夠滿足初篩發熱患者的要求。
圖為紅外熱像儀正在進行人體測溫
紅外熱像儀與拍攝物體的距離越大,意味著輻射能量從源頭到攝像機傳輸路徑上衰減的越多,對溫度檢測結果有較大影響。因此目前國內外大部分紅外熱像儀的最佳測溫距離為1.5~3.5米。這是綜合了鏡頭、紅外探測器、圖像處理等多個子模塊參數后得到的結果,能夠最大程度保證測試的準確性。
紅外電磁波在空氣中傳播會被塵埃、二氧化碳等吸收,造成能量衰減,從而造成測溫誤差,因此紅外熱像儀在測溫精度上容易受到環境干擾。國內部分廠商引入了黑體技術來優化此類問題。黑體一般用于輻射溫度計向熱成像等的校準、檢定來使用的,把黑體標定溫度與熱成像所檢測到的黑體溫度進行比較,從而對測溫結果進行校準結果,以此降低環境對熱成像人體測溫精度的干擾,從而提升測溫精度。目前國內大部分使用黑體進行校準的紅外熱像儀,在復雜環境下的測溫精度能夠小于0.3℃,可以滿足防疫的初篩需求。
紅外熱成像技術雖然可以測量并顯示人體體溫,卻無法對人物進行有效識別,而疫情期間人群都佩戴了口罩,傳統的面部識別率有所降低。但通過對可見光攝像機的人臉識別算法進行深度優化后,公眾無需摘下口罩,即可完成人臉識別,這就為機場、車站、碼頭、醫院、學校、大型商場等地區的人員出入檢測提供了極大的便利,避免了因人員流動密集造成的疫情擴散傳播。同時依托大數據技術,將紅外熱像儀人體測溫與可見光攝像機人臉識別功能有效結合,可以輔助追蹤疾控傳染路徑中數量多、排查難、成本高的疑似對象,進一步確認其身份。
參考資料:
熱成像人體測溫攝像機在疫情防控期間的應用. 電子制作. 8:31-32,2020.