基于树莓派的非接触式红外测温仪的设计

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在传统中医学中,人体经络穴位对人体健康状况的诊断或疾病治疗具有非常重要的作用。相关研究表明,穴位温度的变化和人体内脏的健康状况之间存在一定的关联。为进一步支持该类研究数据的准确获取及规律分析,需要利用非接触式体温测量技术连续自动地测量特定穴位的温度变化。为此本文在非接触式红外测温基础上,研究了复杂背景下的温度测量技术。通过红外图像中移动目标的检测获取人脸位置确定是否佩戴口罩,进一步通过人脸特征点检测对穴位进行准确定位。系统以嵌入式高性能树莓派电脑为开发平台,利用红外摄像头、可见光摄像头、超声波距离检测等设备,搭建非接触式的红外测温系统。本文的主要研究内容包括:(1)面部定位及口罩识别检测。采用改进的SSD的目标检测算法在数据集中通过打标签方式对面部关键点进行标识来识别是否佩戴口罩,从单张图片识别到视频的动态识别,在测温过程中出现疑似感染者以不同边框颜色并进行语音提示,在面部标注并对口罩部位作出识别后,剩余人脸的范围缩小,为穴位定位提供了技术支持。(2)移动目标下的温度获取。采用红外热成像模组测温,由红外摄像头获取数据通过测温公式转化成温度;通过对移动目标测温点的分析结合突变点确定移动目标的测温距离范围,在温度距离补偿算法基础上进行温度校正。该操作使非接触式红外测温仪能够在现实环境中可靠高效的完成测温任务也为穴位测温奠定了基础。(3)人脸穴位定位与温度测量。结合Dlib人脸检测算法对额头进行13个点的坐标标记,通过基于回归的目标检测算法,保留算法对面部的定位坐标,确定坐标点的输出。根据中医相关理论,确定穴位与特征点之间的关系,通过变换矩阵的形式由特征点集到穴位点集,并使用UDP协议完成坐标数据与红外温度数据的传输,实现穴位测温。实验结果证明,将红外技术与人体穴位结合进行非接触式测温具有良好的可用性。基于树莓派设计的非接触式红外测温平台不仅能够准确识别视频每帧图像中目标的口罩,而且在目标自由移动前提下,可靠高效的测量了温度并进行信息的反馈,包括穴位坐标及相关的红外数据。经实验后得到测温误差不高于0.2℃,穴位识别的准确度93%以上,口罩识别准度95%以上等关键指标情况取得了较为满意的效果,验证了基于树莓派的非接触式红外测温仪在测温领域中的可行性。
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