基于无线的无接触红外热成像关键技术研究及硬件实现

来源 :东北石油大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zyh20070901
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体温是人体健康状况的重要特征,体温测量也是医护工作人员进行疾病诊断的重要方法之一,在2020年新冠肺炎疫情的发生对全球人类的生命健康造成了巨大的影响,并且新冠肺炎疫情将持续存在以及新冠肺炎病毒进行着更为复杂和严峻的变异,因此为了实现疫情防控的需要,针对之前的红外测温仪在新冠肺炎疫情应用中易受环境温度以及测量距离的制约,从而造成测量精度低、近距离测量安全性不高以及造成误判的风险,自主研发设计一款具有环境温度补偿以及距离温度补偿的测量精准、测量速度快、非接触以及应用范围广的红外热成像测温系统具有十分重大的意义。本文通过研究国内外红外热成像测温现状以及红外测温理论知识,并探究了影响红外测温精度的因素,对红外热成像测温系统进行了总体方案设计。在硬件选型及设计上,本系统使用GD32F103C8T6芯片作为整个系统的微控制器,选用MLX90640红外温度传感器模块进行环境温度以及目标区域温度数据的测量,选用TFT-LCD显示屏进行显示温度数据及热成像图,选用VL53L0X激光测距模块进行目标距离的测量,选用SIM800C通信模块实现无线传输,设计完成了红外热成像测温系统各个模块的硬件电路图以及整体电路图,并根据整体电路原理图进行印刷电路板(Printed Circuit Board,PCB)的绘制以及打样成品,在软件程序设计上绘制了整体流程图以及各个功能模块的流程图,并完成了各个功能模块的程序设计。在软硬件设计完成后,对系统的元器件焊接好后进行调试,调试成功后先利用MLX90640模块分别对相同环境温度下的不同距离、相同距离下不同环境温度下的红外点阵温度数据的获取,然后进行了提高图像分辨率的图像插值算法研究,最后完成了系统的各个功能模块和整体功能的测试,并进行了系统功能的对比实现,能够实现将测得的目标温度、环境温度以及生成的热成像图在LCD显示屏中准确清晰的显示出来。此外该系统还具有报警功能,当测得的温度高于设定的阈值时会将获取的异常温度数据远程发送到医护工作人员手机上,有助于医护工作人员的排查。对设计完成的系统进行了实验测试,验证该系统能够实现整体方案设计,并将MLX90640测得的温度数据进行了距离温度补偿和环境温度补偿以提高测温精度,以及生成的热成像图进行了图像插值以提高图像分辨率。由于该系统具有非接触、测量快、精度高、具有高分辨率热成像图以及系统开发费用较低等优点,适用于公众场合对人体温度快速精准的测量,在其他场合也具有重大的应用价值。
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