上一篇講到了影響測溫準(zhǔn)確性的3個(gè)因素。感興趣的朋友可以點(diǎn)擊《紅外測溫這些事(熱成像科普系列第二篇)》閱讀。
熱成像測溫
如果從熱成像探測器得到的信號和物體溫度成線性關(guān)系，那我們這篇文章就可以很簡單了，市面上的產(chǎn)品測溫也都會(huì)非常精準(zhǔn)了，但現(xiàn)實(shí)往往要復(fù)雜得多。
1、定標(biāo)
從探測器上讀取的原始數(shù)據(jù)，只能定性的描述場景中的熱輻射分布，但要轉(zhuǎn)換為溫度，則需要一個(gè)定量的過程。
定標(biāo)(也可以叫標(biāo)定，或者直接叫Calibration會(huì)更精確)可以理解為一個(gè)逆向工程，在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中，利用黑體輻射理論，以黑體作為基準(zhǔn)源，用熱成像系統(tǒng)采集在不同溫度下的輻射數(shù)據(jù)，然后根據(jù)輻射數(shù)據(jù)和黑體真實(shí)溫度值擬合出輻射數(shù)據(jù)與溫度的關(guān)系曲線。
實(shí)際測溫應(yīng)用時(shí)，可以根據(jù)定標(biāo)的關(guān)系曲線和采集到的目標(biāo)的灰度值計(jì)算出目標(biāo)的絕對溫度，實(shí)現(xiàn)測溫。
圖：定標(biāo)(也叫作“標(biāo)定”)
定標(biāo)生產(chǎn)過程中，錢多的公司可以多配點(diǎn)黑體，一來可以減少黑體的誤差，得到的定標(biāo)數(shù)據(jù)會(huì)更精確些，二來生產(chǎn)速度會(huì)更快些(焦急的等待黑體升溫并穩(wěn)定也是一種煎熬)。擬合曲線的過程也不用太復(fù)雜，溫度采樣取密些，每一小段都可以逼近線性。
2、非均勻性校準(zhǔn)
上文的定標(biāo)過程我們可以理解為確立探測器一個(gè)點(diǎn)的響應(yīng)和溫度的關(guān)系。受工藝影響，面陣探測器上每個(gè)點(diǎn)的響應(yīng)特性并不一致，我們?nèi)绾未_定每個(gè)點(diǎn)的映射關(guān)系?顯然，對每個(gè)點(diǎn)都做一次標(biāo)定是不合適的。同時(shí)對于不同的鏡頭，中心區(qū)域和邊緣區(qū)域的透過率也不一樣(中心區(qū)域的透過率會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于邊緣)。
這個(gè)時(shí)候，工程師又開始發(fā)力了。大家可以看到在熱成像的設(shè)備上一般都會(huì)配一個(gè)擋片，這個(gè)擋片的作用，俗話叫“校平”。
擋片采用高發(fā)射率、導(dǎo)熱均勻的材料做成。擋片遮擋探測器時(shí)，探測器接收擋片的熱輻射，在每個(gè)點(diǎn)上輸出的應(yīng)該是同樣的溫度。通過擋片，我們就能建立起一個(gè)面陣的映射關(guān)系。這種映射關(guān)系會(huì)受探測器表面溫度的影響，所以一般探測器剛開機(jī)的時(shí)候，溫度變化較大，校平的過程會(huì)頻繁一些，穩(wěn)定工作后，校平會(huì)少些。
通過上述兩步，我們基本可以確立探測器上每個(gè)點(diǎn)的響應(yīng)和溫度之間的關(guān)系。
3、溫度補(bǔ)償
是不是做完上面兩步，我們就可以開始測溫了呢?上面描述的過程，只是最理想的情況。
制冷設(shè)備的本體溫度基本恒定，可以忽略外部影響，但出于成本工藝等考量，當(dāng)前民用的大多數(shù)探測器基本上都為非制冷探測器。非制冷探測器本身的溫度會(huì)受環(huán)境影響，而溫度又影響著探測器的響應(yīng)特性。
圖：鏡筒輻射
探測器感應(yīng)的輻射，除了目標(biāo)輻射，還有一部分鏡筒輻射，也會(huì)影響探測器的響應(yīng)。
上述兩個(gè)因素受環(huán)境溫度影響較大。實(shí)際應(yīng)用中，一般還會(huì)根據(jù)環(huán)境溫度進(jìn)行一定的溫度補(bǔ)償，來修正測量值。補(bǔ)償并不容易做，要保證較好的使用效果，最簡單的建議熱成像設(shè)備還是在室內(nèi)環(huán)境使用會(huì)更好。
除開這些因素，結(jié)合我們上一篇文章提到過的大氣傳輸問題，物體的距離的遠(yuǎn)近也會(huì)影響測溫的精度，實(shí)際應(yīng)用中可以考慮距離的補(bǔ)償。
整個(gè)過程每一個(gè)環(huán)節(jié)都存在著誤差，誤差的積累就造成了測溫的困難，所以一般人體測溫行業(yè)里標(biāo)稱的誤差范圍都在±0.5℃(這里有多少水分，不得而知，實(shí)際想想還是挺難的)。理想情況下，如果使用環(huán)境和定標(biāo)的環(huán)境完全一致，溫度測量還是能做的很準(zhǔn)的。
加入黑體的測溫
能不能把實(shí)際使用環(huán)境也變成定標(biāo)環(huán)境?有些廠商走了比較極端的道路，把黑體直接放到了應(yīng)用場景來做定標(biāo)。
簡單點(diǎn)說，傳統(tǒng)的測溫可以叫做“離線定標(biāo)”，場景中加入了黑體的測溫就叫“在線定標(biāo)”。
圖：加入黑體的測溫
探測器的定性是比較容易的，比如探測器響應(yīng)和溫度的映射曲線，難的是定量。場景中的黑體直接解決了定量的問題，這種情況下誤差一般能做到±0.3℃。但這種方式帶來的問題也比較多，比如安裝不方便、成本陡增、應(yīng)用環(huán)境有限等。
如果說測溫是一道難題，加入黑體是一種解題方法，不過并不太喜歡這種解題的方法，過于簡單粗暴，缺了幾分優(yōu)雅。
AI測溫
除了上述兩種傳統(tǒng)的方式，最近所謂的“AI測溫”也在市場上冒出了頭。由于大眾對于AI的認(rèn)知還存在偏差，似乎帶上AI的東西，就深不可測。但我們認(rèn)為大眾對于AI的認(rèn)知越清晰，越有利于行業(yè)生態(tài)健康的發(fā)展，所以今天也給大家講講AI測溫。
簡單點(diǎn)，用一句話講清楚AI測溫：把人作為黑體。
人體皮膚的發(fā)射率確定，人群的平均溫度也趨于穩(wěn)定，太適合做黑體了!!!算法上做好溫度區(qū)域的選定，確定好在線標(biāo)定的策略，實(shí)際的效果不會(huì)太差。
AI測溫就講這么多吧，是不是很簡單?
精準(zhǔn)的測溫是很難的，發(fā)燒的標(biāo)準(zhǔn)一般設(shè)定為37.3攝氏度，就算環(huán)境中加入黑體，在誤差水平內(nèi)也會(huì)存在大量的誤報(bào)、漏報(bào)。
熱成像用來做測溫，精確定量(±0.1℃的精度)困難，但定性容易(判斷人群中誰的溫度最高)。
親愛的客戶朋友們，額溫本身也會(huì)受多種因素影響，紅外測溫用來做溫度初篩就好，切不可完全依賴。
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