智能攝像頭體溫計的設計

■蘇聰聰

華北水利水電大學

針對目前發展趨勢，本項目擬設計一個成本低、體積小、操作靈活方便、適合推廣的紅外跟蹤攝像測溫系統，主要利用紅外線人體測溫原理和攝像頭目標跟蹤技術，實現動態測溫。主要利用紅外線人體測溫原理和攝像頭目標跟蹤技術，實現動態測溫。應用攝像頭的目標跟蹤技術，進行人員檢測；應用紅外探測器實現溫度監測，運用算法補償運動對測試結果的影響，對測量數據及時修正。①攝像頭動態跟蹤被測體，機身附加紅外測溫裝置進行實時溫度測量，測溫裝置利用紅外線傳感器，接受人體發射的紅外線，并使之轉換成為電壓信號，由主控系統完成被測體溫度實時監測。②測量結果可以進行多終端顯示，手機終端可現場完成數據分析、查詢等功能，功能強大，使用方便，相比于傳統單一的顯示方式，可以遠程及時接受測量結果，時效性高，在此基礎上進一步完成數據的處理分析。

1 主要技術方法

1.1 主要技術路線

1.2 主要功能技術

攝像頭與云臺：動態跟蹤被測體、進行人員鑒別、傳輸實時畫面。

光敏控制：模塊預留有位置，可設置光敏控制白天或光線強時不感應，光敏控制需要光敏電阻實現。

紅外測溫模塊：MLX90614，內嵌非接觸式測溫傳感器，其可根據被測物體的紅外輻射能量來確定物體的溫度，不與被測物體接觸，不影響被測物體的溫度分布場，具有響應速度快，測溫范圍廣，穩定性好等優點。紅外的測溫精度最高可以達到±0.5℃，紅外溫度傳感器 MLX90614 與待測體之間的距離對溫度測量的精度影響很大，當這個距離為0.5cm 時，實際溫度與紅外測量溫度之間誤差最小，可以達到 0.1℃。

單片機編程：系統整合信息。將攝像頭捕捉到的圖像和紅外測溫模塊測得的數據存儲和傳輸到電腦等終端

1.3 主要功能實現

攝像頭與云臺：通過攝像頭自帶的USB接口與電腦連接，進行圖像的實時傳輸。云臺線與單片機端口相應連接，以控制轉動方向與角度。

紅外測溫模塊：通過將現有的紅外測溫模塊編程，優化，能夠與攝像頭相配合進行動態實時測溫。并及時將數據傳入單片機。

單片機編程：編寫單片機內部程序來控制攝像頭旋轉角度，使之配合測溫模塊工作；傳輸圖像和溫度等數據；存儲數據，以便后續進行數據分析。

2 問題與解決方法

2.1 遇到問題

（1）紅外測溫裝置與紅外攝像跟蹤裝置有效的相結合，解決靈敏度較低的問題。

（2）解決單一的數據分析處理和終端顯示問題。

2.2 解決方法

（1）智能攝像頭體溫計由攝像頭跟蹤、紅外測溫、終端顯示三個主體部分組成，其中攝像頭動態跟蹤由單片機控制云臺實現，紅外測溫則是在攝像頭內部安裝紅外溫度傳感器實現，檢測到的溫度作為電壓信號反饋給主控系統。最終通過無線網絡進行終端讀取。

（2）攝像機跟蹤基本原理是當運動目標進入跟蹤攝像機的視場范圍內，攝像機利用高速DSP芯片對在前一幀圖像和當前幀的圖像進行差分對比，當達到某個特定數值，判定一幀中的某個特定部位為移動物體，如此循環往復，跟蹤攝像機就能檢測出視場內移動物體的軌跡。

3心 得體會

在項目初期階段，我們對這個項目的進展比較緩慢，主要由于沒有學習相關的知識。通過研究紅外溫度傳感器MLX90614，我們基本掌握了其用途。根據項目特色“智能攝像頭體溫計”，其可根據被測物體的紅外輻射能量來確定物體的溫度，不與被測物體接觸，不影響被測物體的溫度分布場，具有響應速度快，測溫范圍廣，穩定性好等優點。

不知不覺已經到了大四上半學期，在這個學期我們也開始系統學習了單片機的課程。在通過做這個項目之后，我們在學習單片機課程的時候沒有那么的迷茫，有些問題也能夠較快的掌握，我覺得這是該項目帶來的好處，也是我們所收獲的屬于自己的知識。通過課余時間對STM32單片機的學習，我們可以初步編寫基礎的單片機程序，使之能夠正常運行。在學習的過程中，一開始非常不適應，知識點難以理解并且留給我們的時間不太多。帶著幾分焦慮的心態向學長慢慢討教學習經驗才知，有些內容是需要相互作用的，對于硬件設備的熟悉尤為關鍵。于是在每次學習我們都認真把不清楚得地方用筆做上記號，待學習之后，若仍有不懂得地方，在空閑時間向老師提出問題。

我們在項目設計的過程中遇到了不少困難，但我認為作為一個大學生，自學應該是一種需要掌握的能力，不能將所有期望都寄托在簡單上面。即使這次項目的確有難度，可是在通過自己的努力之后還是可以開闊眼界，增長專業知識，掌握專業技能，也能強迫自己調整心態，是對自己的一種磨練，鍛煉自身的意志。在這些因素下，我們初步完成云臺驅動控制程序，能夠控制雙軸云臺的運轉方向，進而帶動攝像頭和紅外測溫器完成溫度的檢測工作。同時編寫的單片機程序能夠根據實際需求改變云臺的運動方向，配合測溫器進行溫度檢測。

通過分析實際測量的數據，經過計算紅外的測溫精度最高可以達到±0.5℃，這也是目前非接觸式測溫可以達到的比較好的精度，滿足了項目的要求，這是我們非常欣慰的一點。但同時，紅外溫度傳感器 MLX90614 與待測體之間的距離對溫度測量的精度影響很大，當這個距離為0.5cm 時，實際溫度與紅外測量溫度之間誤差最小，可以達到 0.1℃，精度是最高的。