上一篇講到了影響測溫準確性的3個因素。感興趣的朋友可以點擊《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)品測溫也都會非常精準了，但現(xiàn)實往往要復(fù)雜得多。

　　1、定標

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，則需要一個定量的過程。

　　定標(也可以叫標定，或者直接叫Calibration會更精確)可以理解為一個逆向工程，在實驗室環(huán)境中，利用黑體輻射理論，以黑體作為基準源，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)和黑體真實溫度值擬合出輻射數(shù)據(jù)與溫度的關(guān)系曲線。

實際測溫應(yīng)用時，可以根據(jù)定標的關(guān)系曲線和采集到的目標的灰度值計算出目標的絕對溫度，實現(xiàn)測溫。

圖：定標(也叫作“標定”)

定標生產(chǎn)過程中，錢多的公司可以多配點黑體，一來可以減少黑體的誤差，得到的定標數(shù)據(jù)會更精確些，二來生產(chǎn)速度會更快些(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

上文的定標過程我們可以理解為確立探測器一個點的響應(yīng)和溫度的關(guān)系。受工藝影響，面陣探測器上每個點的響應(yīng)特性并不一致，我們?nèi)绾未_定每個點的映射關(guān)系?顯然，對每個點都做一次標定是不合適的。同時對于不同的鏡頭，中心區(qū)域和邊緣區(qū)域的透過率也不一樣(中心區(qū)域的透過率會遠遠高于邊緣)。

這個時候，工程師又開始發(fā)力了。大家可以看到在熱成像的設(shè)備上一般都會配一個擋片，這個擋片的作用，俗話叫“校平”。

擋片采用高發(fā)射率、導熱均勻的材料做成。擋片遮擋探測器時，探測器接收擋片的熱輻射，在每個點上輸出的應(yīng)該是同樣的溫度。通過擋片，我們就能建立起一個面陣的映射關(guān)系。這種映射關(guān)系會受探測器表面溫度的影響，所以一般探測器剛開機的時候，溫度變化較大，校平的過程會頻繁一些，穩(wěn)定工作后，校平會少些。

通過上述兩步，我們基本可以確立探測器上每個點的響應(yīng)和溫度之間的關(guān)系。

　　3、溫度補償

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，除了目標輻射，還有一部分鏡筒輻射，也會影響探測器的響應(yīng)。

上述兩個因素受環(huán)境溫度影響較大。實際應(yīng)用中，一般還會根據(jù)環(huán)境溫度進行一定的溫度補償，來修正測量值。補償并不容易做，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，物體的距離的遠近也會影響測溫的精度，實際應(yīng)用中可以考慮距離的補償。

整個過程每一個環(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)里標稱的誤差范圍都在±0.5℃(這里有多少水分，不得而知，實際想想還是挺難的)。理想情況下，如果使用環(huán)境和定標的環(huán)境完全一致，溫度測量還是能做的很準的。

　　加入黑體的測溫

能不能把實際使用環(huán)境也變成定標環(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。

簡單點說，傳統(tǒng)的測溫可以叫做“離線定標”，場景中加入了黑體的測溫就叫“在線定標”。

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的認知還存在偏差，似乎帶上AI的東西，就深不可測。但我們認為大眾對于AI的認知越清晰，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，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，確定好在線標定的策略，實際的效果不會太差。

AI測溫就講這么多吧，是不是很簡單?

精準的測溫是很難的，發(fā)燒的標準一般設(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)也會存在大量的誤報、漏報。

　　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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