智能摄像头体温计的设计

■苏聪聪

华北水利水电大学

针对目前发展趋势，本项目拟设计一个成本低、体积小、操作灵活方便、适合推广的红外跟踪摄像测温系统，主要利用红外线人体测温原理和摄像头目标跟踪技术，实现动态测温。主要利用红外线人体测温原理和摄像头目标跟踪技术，实现动态测温。应用摄像头的目标跟踪技术，进行人员检测；应用红外探测器实现温度监测，运用算法补偿运动对测试结果的影响，对测量数据及时修正。①摄像头动态跟踪被测体，机身附加红外测温装置进行实时温度测量，测温装置利用红外线传感器，接受人体发射的红外线，并使之转换成为电压信号，由主控系统完成被测体温度实时监测。②测量结果可以进行多终端显示，手机终端可现场完成数据分析、查询等功能，功能强大，使用方便，相比于传统单一的显示方式，可以远程及时接受测量结果，时效性高，在此基础上进一步完成数据的处理分析。

1 主要技术方法

1.1 主要技术路线

1.2 主要功能技术

摄像头与云台：动态跟踪被测体、进行人员鉴别、传输实时画面。

光敏控制：模块预留有位置，可设置光敏控制白天或光线强时不感应，光敏控制需要光敏电阻实现。

红外测温模块：MLX90614，内嵌非接触式测温传感器，其可根据被测物体的红外辐射能量来确定物体的温度，不与被测物体接触，不影响被测物体的温度分布场，具有响应速度快，测温范围广，稳定性好等优点。红外的测温精度最高可以达到±0.5℃，红外温度传感器 MLX90614 与待测体之间的距离对温度测量的精度影响很大，当这个距离为0.5cm 时，实际温度与红外测量温度之间误差最小，可以达到 0.1℃。

单片机编程：系统整合信息。将摄像头捕捉到的图像和红外测温模块测得的数据存储和传输到电脑等终端

1.3 主要功能实现

摄像头与云台：通过摄像头自带的USB接口与电脑连接，进行图像的实时传输。云台线与单片机端口相应连接，以控制转动方向与角度。

红外测温模块：通过将现有的红外测温模块编程，优化，能够与摄像头相配合进行动态实时测温。并及时将数据传入单片机。

单片机编程：编写单片机内部程序来控制摄像头旋转角度，使之配合测温模块工作；传输图像和温度等数据；存储数据，以便后续进行数据分析。

2 问题与解决方法

2.1 遇到问题

（1）红外测温装置与红外摄像跟踪装置有效的相结合，解决灵敏度较低的问题。

（2）解决单一的数据分析处理和终端显示问题。

2.2 解决方法

（1）智能摄像头体温计由摄像头跟踪、红外测温、终端显示三个主体部分组成，其中摄像头动态跟踪由单片机控制云台实现，红外测温则是在摄像头内部安装红外温度传感器实现，检测到的温度作为电压信号反馈给主控系统。最终通过无线网络进行终端读取。

（2）摄像机跟踪基本原理是当运动目标进入跟踪摄像机的视场范围内，摄像机利用高速DSP芯片对在前一帧图像和当前帧的图像进行差分对比，当达到某个特定数值，判定一帧中的某个特定部位为移动物体，如此循环往复，跟踪摄像机就能检测出视场内移动物体的轨迹。

3心 得体会

在项目初期阶段，我们对这个项目的进展比较缓慢，主要由于没有学习相关的知识。通过研究红外温度传感器MLX90614，我们基本掌握了其用途。根据项目特色“智能摄像头体温计”，其可根据被测物体的红外辐射能量来确定物体的温度，不与被测物体接触，不影响被测物体的温度分布场，具有响应速度快，测温范围广，稳定性好等优点。

不知不觉已经到了大四上半学期，在这个学期我们也开始系统学习了单片机的课程。在通过做这个项目之后，我们在学习单片机课程的时候没有那么的迷茫，有些问题也能够较快的掌握，我觉得这是该项目带来的好处，也是我们所收获的属于自己的知识。通过课余时间对STM32单片机的学习，我们可以初步编写基础的单片机程序，使之能够正常运行。在学习的过程中，一开始非常不适应，知识点难以理解并且留给我们的时间不太多。带着几分焦虑的心态向学长慢慢讨教学习经验才知，有些内容是需要相互作用的，对于硬件设备的熟悉尤为关键。于是在每次学习我们都认真把不清楚得地方用笔做上记号，待学习之后，若仍有不懂得地方，在空闲时间向老师提出问题。

我们在项目设计的过程中遇到了不少困难，但我认为作为一个大学生，自学应该是一种需要掌握的能力，不能将所有期望都寄托在简单上面。即使这次项目的确有难度，可是在通过自己的努力之后还是可以开阔眼界，增长专业知识，掌握专业技能，也能强迫自己调整心态，是对自己的一种磨练，锻炼自身的意志。在这些因素下，我们初步完成云台驱动控制程序，能够控制双轴云台的运转方向，进而带动摄像头和红外测温器完成温度的检测工作。同时编写的单片机程序能够根据实际需求改变云台的运动方向，配合测温器进行温度检测。

通过分析实际测量的数据，经过计算红外的测温精度最高可以达到±0.5℃，这也是目前非接触式测温可以达到的比较好的精度，满足了项目的要求，这是我们非常欣慰的一点。但同时，红外温度传感器 MLX90614 与待测体之间的距离对温度测量的精度影响很大，当这个距离为0.5cm 时，实际温度与红外测量温度之间误差最小，可以达到 0.1℃，精度是最高的。