智能攝像頭體溫計(jì)的設(shè)計(jì)

■蘇聰聰

華北水利水電大學(xué)

針對(duì)目前發(fā)展趨勢(shì)，本項(xiàng)目擬設(shè)計(jì)一個(gè)成本低、體積小、操作靈活方便、適合推廣的紅外跟蹤攝像測(cè)溫系統(tǒng)，主要利用紅外線人體測(cè)溫原理和攝像頭目標(biāo)跟蹤技術(shù)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)測(cè)溫。主要利用紅外線人體測(cè)溫原理和攝像頭目標(biāo)跟蹤技術(shù)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)測(cè)溫。應(yīng)用攝像頭的目標(biāo)跟蹤技術(shù)，進(jìn)行人員檢測(cè)；應(yīng)用紅外探測(cè)器實(shí)現(xiàn)溫度監(jiān)測(cè)，運(yùn)用算法補(bǔ)償運(yùn)動(dòng)對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響，對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)及時(shí)修正。①攝像頭動(dòng)態(tài)跟蹤被測(cè)體，機(jī)身附加紅外測(cè)溫裝置進(jìn)行實(shí)時(shí)溫度測(cè)量，測(cè)溫裝置利用紅外線傳感器，接受人體發(fā)射的紅外線，并使之轉(zhuǎn)換成為電壓信號(hào)，由主控系統(tǒng)完成被測(cè)體溫度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。②測(cè)量結(jié)果可以進(jìn)行多終端顯示，手機(jī)終端可現(xiàn)場(chǎng)完成數(shù)據(jù)分析、查詢等功能，功能強(qiáng)大，使用方便，相比于傳統(tǒng)單一的顯示方式，可以遠(yuǎn)程及時(shí)接受測(cè)量結(jié)果，時(shí)效性高，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步完成數(shù)據(jù)的處理分析。

1 主要技術(shù)方法

1.1 主要技術(shù)路線

1.2 主要功能技術(shù)

攝像頭與云臺(tái)：動(dòng)態(tài)跟蹤被測(cè)體、進(jìn)行人員鑒別、傳輸實(shí)時(shí)畫面。

光敏控制：模塊預(yù)留有位置，可設(shè)置光敏控制白天或光線強(qiáng)時(shí)不感應(yīng)，光敏控制需要光敏電阻實(shí)現(xiàn)。

紅外測(cè)溫模塊：MLX90614，內(nèi)嵌非接觸式測(cè)溫傳感器，其可根據(jù)被測(cè)物體的紅外輻射能量來(lái)確定物體的溫度，不與被測(cè)物體接觸，不影響被測(cè)物體的溫度分布場(chǎng)，具有響應(yīng)速度快，測(cè)溫范圍廣，穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。紅外的測(cè)溫精度最高可以達(dá)到±0.5℃，紅外溫度傳感器 MLX90614 與待測(cè)體之間的距離對(duì)溫度測(cè)量的精度影響很大，當(dāng)這個(gè)距離為0.5cm 時(shí)，實(shí)際溫度與紅外測(cè)量溫度之間誤差最小，可以達(dá)到 0.1℃。

單片機(jī)編程：系統(tǒng)整合信息。將攝像頭捕捉到的圖像和紅外測(cè)溫模塊測(cè)得的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和傳輸?shù)诫娔X等終端

1.3 主要功能實(shí)現(xiàn)

攝像頭與云臺(tái)：通過(guò)攝像頭自帶的USB接口與電腦連接，進(jìn)行圖像的實(shí)時(shí)傳輸。云臺(tái)線與單片機(jī)端口相應(yīng)連接，以控制轉(zhuǎn)動(dòng)方向與角度。

紅外測(cè)溫模塊：通過(guò)將現(xiàn)有的紅外測(cè)溫模塊編程，優(yōu)化，能夠與攝像頭相配合進(jìn)行動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)測(cè)溫。并及時(shí)將數(shù)據(jù)傳入單片機(jī)。

單片機(jī)編程：編寫單片機(jī)內(nèi)部程序來(lái)控制攝像頭旋轉(zhuǎn)角度，使之配合測(cè)溫模塊工作；傳輸圖像和溫度等數(shù)據(jù)；存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，以便后續(xù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

2 問(wèn)題與解決方法

2.1 遇到問(wèn)題

（1）紅外測(cè)溫裝置與紅外攝像跟蹤裝置有效的相結(jié)合，解決靈敏度較低的問(wèn)題。

（2）解決單一的數(shù)據(jù)分析處理和終端顯示問(wèn)題。

2.2 解決方法

（1）智能攝像頭體溫計(jì)由攝像頭跟蹤、紅外測(cè)溫、終端顯示三個(gè)主體部分組成，其中攝像頭動(dòng)態(tài)跟蹤由單片機(jī)控制云臺(tái)實(shí)現(xiàn)，紅外測(cè)溫則是在攝像頭內(nèi)部安裝紅外溫度傳感器實(shí)現(xiàn)，檢測(cè)到的溫度作為電壓信號(hào)反饋給主控系統(tǒng)。最終通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行終端讀取。

（2）攝像機(jī)跟蹤基本原理是當(dāng)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)進(jìn)入跟蹤攝像機(jī)的視場(chǎng)范圍內(nèi)，攝像機(jī)利用高速DSP芯片對(duì)在前一幀圖像和當(dāng)前幀的圖像進(jìn)行差分對(duì)比，當(dāng)達(dá)到某個(gè)特定數(shù)值，判定一幀中的某個(gè)特定部位為移動(dòng)物體，如此循環(huán)往復(fù)，跟蹤攝像機(jī)就能檢測(cè)出視場(chǎng)內(nèi)移動(dòng)物體的軌跡。

3心 得體會(huì)

在項(xiàng)目初期階段，我們對(duì)這個(gè)項(xiàng)目的進(jìn)展比較緩慢，主要由于沒(méi)有學(xué)習(xí)相關(guān)的知識(shí)。通過(guò)研究紅外溫度傳感器MLX90614，我們基本掌握了其用途。根據(jù)項(xiàng)目特色“智能攝像頭體溫計(jì)”，其可根據(jù)被測(cè)物體的紅外輻射能量來(lái)確定物體的溫度，不與被測(cè)物體接觸，不影響被測(cè)物體的溫度分布場(chǎng)，具有響應(yīng)速度快，測(cè)溫范圍廣，穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。

不知不覺已經(jīng)到了大四上半學(xué)期，在這個(gè)學(xué)期我們也開始系統(tǒng)學(xué)習(xí)了單片機(jī)的課程。在通過(guò)做這個(gè)項(xiàng)目之后，我們?cè)趯W(xué)習(xí)單片機(jī)課程的時(shí)候沒(méi)有那么的迷茫，有些問(wèn)題也能夠較快的掌握，我覺得這是該項(xiàng)目帶來(lái)的好處，也是我們所收獲的屬于自己的知識(shí)。通過(guò)課余時(shí)間對(duì)STM32單片機(jī)的學(xué)習(xí)，我們可以初步編寫基礎(chǔ)的單片機(jī)程序，使之能夠正常運(yùn)行。在學(xué)習(xí)的過(guò)程中，一開始非常不適應(yīng)，知識(shí)點(diǎn)難以理解并且留給我們的時(shí)間不太多。帶著幾分焦慮的心態(tài)向?qū)W長(zhǎng)慢慢討教學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)才知，有些內(nèi)容是需要相互作用的，對(duì)于硬件設(shè)備的熟悉尤為關(guān)鍵。于是在每次學(xué)習(xí)我們都認(rèn)真把不清楚得地方用筆做上記號(hào)，待學(xué)習(xí)之后，若仍有不懂得地方，在空閑時(shí)間向老師提出問(wèn)題。

我們?cè)陧?xiàng)目設(shè)計(jì)的過(guò)程中遇到了不少困難，但我認(rèn)為作為一個(gè)大學(xué)生，自學(xué)應(yīng)該是一種需要掌握的能力，不能將所有期望都寄托在簡(jiǎn)單上面。即使這次項(xiàng)目的確有難度，可是在通過(guò)自己的努力之后還是可以開闊眼界，增長(zhǎng)專業(yè)知識(shí)，掌握專業(yè)技能，也能強(qiáng)迫自己調(diào)整心態(tài)，是對(duì)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(tái)驅(qū)動(dòng)控制程序，能夠控制雙軸云臺(tái)的運(yùn)轉(zhuǎn)方向，進(jìn)而帶動(dòng)攝像頭和紅外測(cè)溫器完成溫度的檢測(cè)工作。同時(shí)編寫的單片機(jī)程序能夠根據(jù)實(shí)際需求改變?cè)婆_(tái)的運(yùn)動(dòng)方向，配合測(cè)溫器進(jìn)行溫度檢測(cè)。

通過(guò)分析實(shí)際測(cè)量的數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)計(jì)算紅外的測(cè)溫精度最高可以達(dá)到±0.5℃，這也是目前非接觸式測(cè)溫可以達(dá)到的比較好的精度，滿足了項(xiàng)目的要求，這是我們非常欣慰的一點(diǎn)。但同時(shí)，紅外溫度傳感器 MLX90614 與待測(cè)體之間的距離對(duì)溫度測(cè)量的精度影響很大，當(dāng)這個(gè)距離為0.5cm 時(shí)，實(shí)際溫度與紅外測(cè)量溫度之間誤差最小，可以達(dá)到 0.1℃，精度是最高的。