【摘 要】
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体温是一项重要的生理参数,通常情况下,体温的异常往往代表着疾病的发生。特别是,2020年初新冠疫情爆发以来,对体温准确快速检测的需求激增。本文通过研究红外测温理论相关文献以及对现有的主流红外测温仪分析,针对大型成像测温仪价格昂贵,红外测温枪测量范围短,人脸识别测温一体机没有考虑到环境温度和测量距离的影响造成误差较大等问题,本论文利用FPGA和红外探测器作为核心元件,通过集成人脸检测和环境温度距离校
【基金项目】
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国家自然科学基金项目（21874098,61775157）； 山西省重点研发计划（高新领域）项目（201903D121158）； 山西省重点研发计划（国际科技合作）项目（201903D421053）； 山西省应用基础研究面上青年基金项目（201801D221194,201901D211071）；
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体温是一项重要的生理参数,通常情况下,体温的异常往往代表着疾病的发生。特别是,2020年初新冠疫情爆发以来,对体温准确快速检测的需求激增。本文通过研究红外测温理论相关文献以及对现有的主流红外测温仪分析,针对大型成像测温仪价格昂贵,红外测温枪测量范围短,人脸识别测温一体机没有考虑到环境温度和测量距离的影响造成误差较大等问题,本论文利用FPGA和红外探测器作为核心元件,通过集成人脸检测和环境温度距离校正算法,开发设计了一款基于环境温度自适应的高精度体温检测系统,解决了环境温度和距离对测温准度的影响,主要工作内容如下:（1）确定了基于环境温度自适应的高精度体温检测系统的设计方案,对系统硬件进行了选型,其中以MLX90640作为红外探测器、DS18B20作为环境温度采集传感器、HC-SR04作为距离测量传感器和OV5640作为光学图像采集传感器,采用FPGA芯片EP4CE10F17C8作为主控芯片用于温度数据和光学图像的高速处理,提高了系统的处理速度。（2）针对环境温度和测量距离对红外测温精度的影响,加入环境温度和距离的误差补偿算法,同时加入基于肤色的人脸检测功能,编写肤色检测、二值化、形态学滤波和人脸定标记算法,实现了肤色分割,噪声过滤和人脸标记,并通过FPGA对算法进行了硬件实现。之后对人脸检测与测温功能进行整合,有效的识别到人的脸部并进行精确测温。（3）探究了环境温度传感器和距离测量模块的稳定性和精准性,同时在不同环境温度和距离下,与水银温度计、红外测温枪和高德测温宝进行了对比,结果表明检测精度、测量范围、使用方便性等方面都优于以上测温产品,验证了测温系统具有较高的精确度、稳定性和便携性。综上所述,本文所设计的基于环境温度自适应的高精度体温检测系统实现了在0～40℃温度下0～150 cm距离内测温,测温精度达到了±0.1℃,并通过加入人脸检测功能帮助系统准确识别人体,进行精确测温。相比于大型红外成像测温设备价格便宜、操作方便,同时相较于当前市面上人脸识别测温设备,提高了测量精度,能够满足多场景的体温快速检测需求。
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