通过视觉测距补偿体温检测精度的方法及装置

技术领域

本发明涉及体温检测技术领域，特别涉及一种通过视觉测距补偿体温检测精度的方法及装置。

背景技术

在重大公共卫生防疫中，体温检测是最常用的快速筛选是否感染的方法。常见的热成像体温检测的精度在±0.5℃，提高体温检测精度的常用方法是采用恒温的黑体来进行校正，或根据检测区域的环境温度进行修正。

当热成像摄像机检测同一个物体的温度时，若该物体与摄像机的距离改变，一般该物体的温度测量值与实际值的误差也会随之改变。通常而言，检测距离越远，温度的检测误差越大。使得现有技术缺点有：1)需要增加组件作为恒温的参照物，硬件成本大幅增加；2)只考虑环境温度对体温检测精度的影响，没有考虑检测距离对精度的影响。

因此，亟需一种通过视觉测距补偿体温检测精度的方法及装置来解决上述问题。

发明内容

本发明解决的技术问题在于，提供了一种通过视觉测距补偿体温检测精度的方法及装置，能在体温检测时消除检测距离对检测精度的影响，使体温检测得到的体温值更加接近用户实际体温值，提高了体温检测精度。

本发明解决其技术问题是采用以下的技术方案来实现的：

一种通过视觉测距补偿体温检测精度的方法，包括：获取目标人物的人脸图像信息和体温测量值；根据目标人物的人脸图像信息获取目标人物与体温检测装置之间的体温检测距离；获取体温检测误差与检测距离之间的回归方程；根据回归方程、体温检测距离以及体温测量值获取目标人物的体温校正值。

在本发明的较佳实施例中，上述根据目标人物的人脸图像信息获取目标人物与体温检测装置之间的体温检测距离的步骤包括：根据人脸关键点的平均相对位置以及人脸关键点在图像坐标系中的位置通过视觉测距算法计算得到人脸与体温检测装置之间的体温检测距离。

在本发明的较佳实施例中，上述根据人脸关键点的平均相对位置以及人脸关键点在图像坐标系中的位置通过视觉测距算法计算得到人脸与体温检测装置之间的体温检测距离的步骤之前包括：在获取的人脸图像信息中定位人脸关键点，并获取人脸关键点在图像坐标系中的位置。

在本发明的较佳实施例中，上述体温检测装置获取目标人物的人脸图像信息和体温测量值的步骤之前包括：将人脸上的鼻尖作为人脸平面坐标原点，测量每位测试人员的人脸关键点在人脸平面上的相对位置并记录；根据所有测试人员的人脸关键点的相对位置，获取人脸关键点的平均相对位置。

在本发明的较佳实施例中，上述体温检测装置获取体温检测误差与检测距离之间的回归方程的步骤包括：体温检测装置通过实测获取体温检测误差与检测距离之间的关系并进行回归分析，得到以检测距离为自变量的回归方程。

在本发明的较佳实施例中，上述体温检测装置通过实测获取体温检测误差与检测距离之间的关系并进行回归分析，得到以检测距离为自变量的回归方程的步骤包括：检测人员通过基准测温设备检测测试人员的体温作为测试人员的实际体温并记录。

在本发明的较佳实施例中，上述体温检测装置通过实测获取体温检测误差与检测距离之间的关系并进行回归分析，得到以检测距离为自变量的回归方程的步骤还包括：体温检测装置检测测试人员处于不同检测距离时的第一体温测量值并记录。

在本发明的较佳实施例中，上述体温检测装置通过实测获取体温检测误差与检测距离之间的关系并进行回归分析，得到以检测距离为自变量的回归方程的步骤还包括：根据实际体温值、第一体温测量值以及第一体温测量值对应的检测距离获取不同检测距离对应的第一体温测量值与实际体温值之间的体温检测误差；将所有检测人员得到的体温误差及对应的检测距离进行回归分析，得到以检测距离为自变量的回归方程。

在本发明的较佳实施例中，上述体温检测装置根据回归方程和体温测量值获取目标人物的体温校正值的步骤包括：根据回归方程和体温检测距离获取体温检测补偿值。

一种通过视觉测距补偿体温检测精度的装置，包括：存储器、处理器以及存储在存储器里并在处理器上运行的通过视觉测距补偿体温检测精度的程序，通过视觉测距补偿体温检测精度的程序被处理器执行时实现如权利要求1至9中任一项通过视觉测距补偿体温检测精度的方法的步骤。

本发明采用上述技术方案达到的技术效果是：通过实测方法对体温检测误差与检测距离之间的关系建立回归方程，在体温检测时消除检测距离对检测精度的影响，在不增加硬件成本的前提下提高了体温检测精度。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明第一实施例示出的通过视觉测距补偿体温检测精度的方法的流程图；

图2为本发明第二实施例示出的通过视觉测距补偿体温检测精度的方法的流程图；

图3为本发明第三实施例示出的通过视觉测距补偿体温检测精度的装置的结构示意图；

图4为本发明第四实施例示出的体温测量补偿方法的示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的实施例保护的范围。通过具体实施方式的说明，当可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效得以更加深入且具体的了解，而且所附图式仅是提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。

请参考图1，图1为本发明第一实施例示出的通过视觉测距补偿体温检测精度的方法的流程图。

如图1所示，通过视觉测距补偿体温检测精度的方法，包括：

步骤S11：获取目标人物的人脸图像信息和体温测量值。

在一实施方式中，通过双光热成像摄像机获取目标人物的人脸图像信息和体温测量值，其中，体温检测设备可以但不限于双光热成像摄像机还可以是其它非接触式体温检测设备如红外热成像摄像机等。具体地，通过可见光镜头(如双光热成像摄像机的可见光镜头)对目标人物的人脸进行检测。其中，人脸关键点包括：双眼、鼻、左右嘴角等。具体地，在计算距离精度要求不高的情况下，双眼、左右嘴角4个点可近似认为位于同一平面上。

具体地，对于每位接受体温检测的人员，双光热成像摄像机检测其人脸，确定人脸框的位置和大小(即获取人脸图像)，同时输出其体温的测量值。然后在人脸框中定位人脸关键点(包括左右眼、左右嘴角)，得到4个关键点在人脸图像坐标系中的位置。

在一实施方式中，步骤S11：获取目标人物的人脸图像信息和体温测量值，之前包括：将人脸上的鼻尖作为人脸平面坐标原点，测量每位测试人员的人脸关键点在人脸平面上的相对位置并记录；根据所有测试人员的人脸关键点的相对位置，获取人脸关键点的平均相对位置。

步骤S12：根据目标人物的人脸图像信息获取目标人物与体温检测装置之间的体温检测距离。

通过可见光镜头(如双光热成像摄像机等装置的可见光镜头)对目标人物的人脸进行检测和关键点定位，由人脸关键点的先验信息(即人脸关键点在人脸平面上的平均相对位置，可以鼻尖为人脸平面坐标原点)和人脸关键点在人脸图像(图像坐标系)中的位置通过视觉测距算法计算得到人脸与体温检测摄像机之间的距离。

具体地，由4个人脸关键点的先验信息和在图像坐标系中的位置通过视觉测距算法(如P4P算法等)计算得到人脸平面坐标系与相机坐标系之间的旋转矩阵和平移向量，然后求出人脸平面坐标系原点在相机坐标系中的位置和姿态，最后算出该点与相机光心(相机坐标系原点)的距离，即体温检测距离。

在一实施方式中，步骤S12：根据目标人物的人脸图像信息获取目标人物与体温检测装置之间的体温检测距离，包括：根据人脸关键点的平均相对位置以及人脸关键点在图像坐标系中的位置通过视觉测距算法计算得到人脸与体温检测装置之间的体温检测距离。

其中，根据人脸关键点的平均相对位置以及人脸关键点在图像坐标系中的位置通过视觉测距算法计算得到人脸与体温检测装置之间的体温检测距离的步骤之前包括：在获取的人脸图像信息中定位人脸关键点，并获取人脸关键点在图像坐标系中的位置。

步骤S13：获取体温检测误差与检测距离之间的回归方程。

在一实施方式中，当热成像摄像机检测同一个物体的温度时，若该物体与摄像机的距离改变，一般该物体的温度测量值与实际值的误差也会随之改变。通常而言，检测距离越远，温度的检测误差越大。因此，对于某一台体温检测摄像机，可通过实测方法对体温检测误差与检测距离之间的关系进行回归分析，得到以检测距离为自变量的回归方程。

在一实施方式中，步骤S13：获取体温检测误差与检测距离之间的回归方程，包括：通过实测获取体温检测误差与检测距离之间的关系并进行回归分析，得到以检测距离为自变量的回归方程。

在一实施方式中，通过实测获取体温检测误差与检测距离之间的关系并进行回归分析，得到以检测距离为自变量的回归方程的步骤包括：检测人员通过基准测温设备检测测试人员的体温作为测试人员的实际体温值并记录。

具体地，可以通过使用额温枪对同一个测试人员的体温进行多次检测，或通过额温枪、温度计等多种体温测量设备对同一测试人员进行一次或多次检测，然后将检测得到的多个体温值进行平均，然后将其体温平均值作为该测试人员的实际体温值。其中，基准测温设备可以但不限于额温枪和温度计，还可以为耳温枪、手持式红外体温检测仪等。

在一实施方式中，通过实测获取体温检测误差与检测距离之间的关系并进行回归分析，得到以检测距离为自变量的回归方程的步骤还包括：体温检测装置检测测试人员处于不同检测距离时的第一体温测量值并记录。

在一实施方式中，通过实测获取体温检测误差与检测距离之间的关系并进行回归分析，得到以检测距离为自变量的回归方程的步骤还包括：根据实际体温值、第一体温测量值以及第一体温测量值对应的检测距离获取不同检测距离对应的第一体温测量值与实际体温值之间的体温检测误差；将体温检测误差及对应的检测距离进行回归分析，获取回归方程。

步骤S14：根据回归方程、体温检测距离以及体温测量值获取目标人物的体温校正值。

在一实施方式中，使用双光热成像摄像机检测体温时，通过体温检测误差与检测距离之间的关系(即回归方程)把体温检测距离代入所述回归方程，得到体温检测误差，其相反数即为体温补偿值，将其对体温测量值进行修正(体温测量值加上体温补偿值)，得到体温校正值。

在一实施方式中，步骤S14：根据回归方程、体温检测距离以及体温测量值获取目标人物的体温校正值，包括：体温检测装置根据回归方程和体温检测距离获取相应的体温检测补偿值。

具体地，当本方法还可以应用于对动物进行体温检测，步骤与上述类似，故此不再赘述。

请参考图2，图2为本发明第二实施例示出的通过视觉测距补偿体温检测精度的方法的流程图。

如图2所示，通过视觉测距补偿体温检测精度的方法，还包括：

步骤S21：使用基准测温设备检测测试人员的体温并记录。

检测人员通过使用单个基准测温设备对测试人员的体温进行多次检测并记录，或通过使用至少两个不同的基准测温设备对测试人员的体温进行一次或多次检测并记录。不同的基准测温设备测量出的测试人员体温可能不同，每一次测试的测试人员体温值可能也不同。所以将记录的测试人员体温值(去除明显错误的测试人员体温值)进行平均得到测试人员的平均测量值，并将平均测量值作为测试人员的实际体温值。其中，基准测温设备可以但不限于额温枪，还可以为手持式红外体温检测仪等。

步骤S22：体温检测装置检测测试人员处于不同检测距离时的第一体温测量值并记录。

让测试人员在双光热成像摄像机前检测体温，即测试人员站在双光热成摄像机前1米、2米、3米、4米等位置测量体温并记录。

步骤S23：计算第一体温测量值与实际体温值之间的体温检测误差并记录。

具体地，计算使用摄像机检测得到的第一体温测量值与实际体温值之间的体温检测误差并记录。

步骤S24：测量每个测试人员的人脸关键点在人脸平面上的相对位置并记录。

具体地，使用软尺测量每个测试人员的4个人脸关键点(左右眼、左右嘴角)在人脸平面上的相对位置(可以鼻尖为人脸平面坐标原点)并记录。

步骤S25：是否已对所有测试人员进行检测与记录。

具体地，若没有对所有测试人员进行检测与记录，则继续执行步骤S21至步骤S24。

具体地，获取大约100名测试人员的体温检测误差以及人脸关键点在人脸平面上的相对位置。

步骤S26：对所有测试人员的体温检测误差与检测距离进行回归分析，获取以检测距离为自变量的回归方程。

具体地，对所有测试人员的体温检测误差及对应的检测距离之间的关系进行回归分析，得到以检测距离为自变量的回归方程。

步骤S27：对所有测试人员的人脸关键点相对位置进行平均，获取人脸关键点的平均相对位置。

具体地，对所有测试人员的人脸关键点的相对位置进行平均，得到人脸关键点的平均相对位置(即人脸关键点的先验信息)。

本发明的通过视觉测距补偿体温检测精度的方法，融合了热成像体温检测、回归分析、人脸检测、人脸关键点定位、视觉测距算法等方法，能根据检测距离补偿体温测量值，通过实测方法对体温检测误差与检测距离之间的关系建立回归方程，在体温检测时消除检测距离对检测精度的影响，在不增加硬件成本的前提下提高了体温检测精度。

请参考图3，图3为本发明第三实施例示出的补偿体温检测精度的装置的结构示意图。

如图3所示，本实施方式的补偿体温检测精度的装置，包括：存储器10、处理器20以及存储在存储器10里并在处理器20上运行的通过视觉测距补偿体温检测精度的程序，通过视觉测距补偿体温检测精度的程序被处理器20执行时实现通过视觉测距补偿体温检测精度的方法的步骤。具体地，通过视觉测距补偿体温检测精度的方法的步骤请参考上述实施方式。

请参考图4，图4为本发明第四实施例示出的体温测量补偿方法的示意图。如图4所示，本实施方式的体温检测装置，包括：体温检测模块30、摄像模块40、分析计算模块50和显示模块60。

具体地，分析计算模块50中预先存储有以检测距离为自变量的回归方程以及人脸关键点的相对位置(即人脸关键点的先验信息)。体温监测装置通过体温检测模块30测量目标人员额头位置的体温测量值，以及通过摄像模块40拍摄目标人员的人脸图像(检测目标人员人脸，确定人脸框的位置和大小)。体温检测模块30和摄像模块40分别将体温测量值和人脸图像发送给分析计算模块。然后分析计算模块50在人脸框中定位人脸关键点(包括左右眼、左右嘴角)，得到4个关键点在图像坐标系中的位置。分析计算模块50通过4个人脸关键点的先验信息(人脸关键点的平均相对位置)和在图像坐标系中的位置通过视觉测距算法计算得到人脸平面坐标原点在相机坐标系中的位置和姿态，再进一步算出该点与相机光心(相机坐标系原点)的距离，即体温检测距离。然后再把体温检测距离代入以检测距离为自变量的回归方程，得到体温检测误差，其相反数即为体温补偿值。最后将体温检测模块30测量得到的体温测量值加上体温补偿值，得到体温校正值，然后将体温校正值发送给显示模块60进行显示。

本实施方式的体温检测装置，通过实测方法对体温检测误差与检测距离之间的关系建立回归方程，在体温检测时消除检测距离对检测精度的影响，在不增加硬件成本的前提下提高了体温检测精度。可用于商场、写字楼、工厂、小区、交通枢纽等高人流量场所的入口的防疫工作，也可用于养殖场所对动物的防疫工作。

应该理解的是，虽然图1、图2的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，其可以以其他的顺序执行。而且，图1、图2中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，其执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其他步骤或者其他步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明实施例可以通过硬件实现，也可以借助软件加必要的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明实施例的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是CD-ROM，U盘，移动硬盘等)中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或网络设备等)执行本发明实施例各个实施场景所述的方法。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，上述实施例及附图是示例性的，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明实施例所必须的，不能理解为对本发明的限制，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型和组合，这些简单变型和组合均属于本发明的保护范围。