每次進小區,我都被人用「槍」指著頭|一文看懂紅外熱成像技術

2021-02-18 物聯網智庫


資料來源:高德紅外、虎嗅APP、海康威視熱成像等

作者:iot101君

物聯網智庫 原創

導  讀

出門就感覺自己在演「無間道」,出街就感覺自己是劉德華。

回京20天後,iot101君已經和小區門口防疫點的大哥大姐們形成了非同尋常的默契。

每次進門,無需言語,只要一個眼神,我便會老老實實站到離他們1米左右的地方,乖乖低頭,大哥大姐舉起手裡的白色小槍,對準我的額頭,按下「扳機」

當然,這把槍並不是什麼殺傷性武器,而是能夠快速測量體溫的「額溫槍」

在看過我的體溫示數和臨時出入證後,大哥大姐豪氣的一擺手,示意——可以進了。

我也衝這群頂著寒風冒著嚴寒奮戰在防疫一線的工作人員點點頭,示以自己的感謝和敬意。

每次的測溫儀式,恐怕就是我和大哥大姐們在這場「抗疫」戰爭中結下的革命友誼

相信大家也都和我一樣,不論是進小區、辦公樓還是車站、機場,都需要測量體溫。

就像某位有才的網友在表情包裡說的那樣——出門就感覺自己在演「無間道」,出街就感覺自己是劉德華。

從當前疫情的各項症狀來看,雖然「發熱」並不是判斷感染新冠肺炎的絕對指標,鍾南山院士團隊發布的論文甚至專門指出很多病例在就診時沒有發燒,但「發熱」這一症狀,仍然是各基層醫院和特殊公共場所出入口(特別是缺少試劑盒情況下)用於初步判斷是否感染病毒的重要參考。

換言之——體溫檢測是疫情檢測的第一關口。

於是,額溫槍成為繼口罩、酒精、消毒水等防疫物資之後又一緊俏產品,多地出現「一槍難求」的現象。

市面上常見的額溫槍雖然便攜好用,但也存在一個顯而易見的缺點,那就是一次只能檢測一個人。對於小區、辦公樓這樣人員出入有限的場所尚且適用,對於像機場、車站這類擁有巨大客流的場所就有點兒不夠看了。

升級版的額溫槍——紅外體溫熱像儀則能有效解決這一問題,具有非接觸、遠距離、大面積、快速篩查體溫等優點。

一位做熱紅外成像儀器的行業人士曾經向虎嗅的記者做了非常形象的解釋——比起市面上的「額溫槍」「耳溫槍」,熱成像測溫就像是「在人群中多看了你一眼,然後你的體溫就被記錄下來了」,既不用機器接觸,也沒有人工幹預。

密集人流全自動無感通關,一旦發現體溫異常者,儀器將自動顯示並實時報警。這無疑將大大提高篩查效率,意味著在人流密集的地方能夠進行大規模快速篩查並減少暴露危險。

無論是紅外額溫槍還是紅外體溫熱像儀,都用到了一種共性技術——「紅外熱成像技術」

科學家研究發現,任何溫度高於絕對零度的物體都在不停地發射紅外輻射(熱輻射)。

絕對零度有多低呢?-273.15

又根據熱力學第三定律,絕對零度是不存在的,所以世界上的所有物體都能發出紅外線,我們人體就是就是一個自然的生物紅外輻射源。

紅外輻射是一種電磁波,波長範圍為在0.7um~1000um,人眼看不見,且不同溫度對外輻射的波長不一樣。

吸收紅外輻射後,熱敏感材料(探測器)溫度會升高,熱成像設備進而根據相應的溫升情況進行計算得到對應的溫度信息。

然後,再將檢測到的物體表面溫度分布轉換成人眼可見的圖像,並以不同顏色顯示物體表面溫度分布即可。

熱成像波段及成像展示

 

紅外熱成像儀原理

早在這次疫情爆發之前,醫學上運用的紅外熱成像進行輔助診斷其實已經相當成熟了。

當人體某處發生疾病或功能改變時,該處血流量會相應發生變化,導致人體局部溫度改變,表現為溫度偏高或偏低。

根據這一原理,通過熱成像系統採集人體紅外輻射,並形成偽色彩熱圖,利用專用分析軟體,經專業醫師對熱圖分析,判斷出人體病灶的部位、疾病的性質和病變的程度,為臨床診斷提供可靠依據。

為了便於大家記憶,用一張圖總結一下紅外體溫熱像儀、額溫槍和傳統水銀溫度計的差別。

圖片來源:高德紅外


紅外熱成像測溫儀看起來功能異常強大,但人們最關心的問題卻是——這種測溫方法靠譜嗎?準確嗎?

不得不說,雖然利用熱紅外成像技術可以讓我們輕鬆「檢測」發熱點,但是它也存在一些缺陷。

首先是環境溫度對熱紅外測溫儀的精確度可能存在影響。

尤其疫情爆發時正值冬天,北方的低溫對測溫設備的精確度提出了考驗;另外,在室外環境下,人體體表的溫度由於風吹日曬等的影響,也反饋不了正常的體溫。

所以,熱成像人體測溫一般建議在室內相對穩定的環境下使用。若無合適的室內環境,建議在室內室外直通區域、室外門口區域等搭建測溫通道,人工製造一個相對穩定的測溫環境。

第二,目標距離對測量精度也有影響。

熱輻射傳播衰減示意

從熱成像原理可知,由於是接收物體的熱輻射,而熱輻射會隨著距離衰減,所以距離越遠,檢測到的物體的熱輻射會越小,體溫也會越低。

這就好比圍坐在火爐旁,離得越遠的往往越感受不到熱量。

所以,熱成像做體溫篩檢,都會有個推薦距離,原因是如果距離過遠,則會出現測溫數值偏低,導致測量不準確。

第三,傳統紅外熱成像測溫儀存在誤識別其他高溫物體。

舉個典型的例子,比如你手裡拿著手機走在地鐵裡,邊走邊看,而你的手機已經使用了較長時間,散熱又不夠好,手機發熱嚴重,這時儀器就有可能把檢測到的你手機的溫度當成你的體溫。

類似問題怎麼解決呢?這就到了AI技術大顯身手的時候,不少企業正在嘗試將面部識別AI算法與紅外測溫技術相結合。


一家創業公司研發的AI紅外測溫產品

具體來說,首先通過人臉識別攝像頭找到測試區域,然後將其映射到熱成像攝像頭中;接下來,要取出這片區域的溫度,通過一定補償算法來給出實際的體表溫度。

比如海康威視熱成像就在傳統熱成像的基礎上進行優化,加入人臉檢測技術,只檢測人臉區域溫度。這樣就能可以避免大量的其他高溫物體帶來的誤報影響。

除了AI,各大科技公司也是各顯神通,分別用5G、無人機技術給測溫提供助力。

目前,中國移動和中國聯通已經在一些地區部署5G紅外測溫系統,可在人員密集公共場所及高危區域高效快速、精準的進行體溫篩查。該服務主要採用快速熱成像技術配合環境數據算法,在收集到體溫數據後通過5G網絡高速回傳監控中心聯動執勤,可實現快速精準體溫篩查。

DJI大疆行業應用則推出無人機體溫測量應急解決方案,利用一根棉花棒的簡單改裝將御2行業雙光版無人機在規範條件下的體溫測量精度提升到±0.5度,旨在幫助防疫前線人員輕鬆部署無接觸體溫測量工作。

科技的力量有限,雖不是救世主,但也不應被低估。無數科技企業正在前赴後繼為「抗疫」貢獻自己的一份力量。


這場「戰疫」,我們一定能贏!

最後,附部分國內知名紅外體溫檢測儀製造企業:

截至目前,已有近2000餘臺高德紅外人體測溫產品安裝到了包括武漢天河機場、武漢高鐵站、湖北省人民醫院、北京大興國際機場、成都雙流機場、成都東站、廣州白雲機場等在內的人流密集公共場所。海康威視於2008年開始熱成像技術研發,並在2016年推出全系列熱成像產品。1月22日,在獲悉湖北紅外測溫儀仍存在短缺情況後,海康威視連夜調撥40臺紅外測溫設備馳援武漢。該批產品已被安裝在武漢市第七醫院等地,協助進行高精度體溫篩檢。後續,海康威視陸續推出了適合多種場景的測溫方案,並把價格控制在兩三千到萬元,做到即使小批量訂單也做到隨時發貨。華中數控在該領域長期耕耘,產品早在2003年非典就發揮重要作用,有近二十年歷史,年銷售收入在3000萬元左右,國內市佔率一直排名靠前。據悉,華中數控也負責了武漢雷神山醫院「紅外熱成像智能體溫檢測系統」的主調試維護,同時國家工信部給與華中數控900臺紅外體溫監測儀的生產任務。科創板企業睿創微納的子公司煙臺艾睿光電生產的在線式精確測溫紅外熱像儀測溫精度達±0.3℃,能在機場、火車站等公共場所快速篩查疫情發熱人群。其生產的AT300在線式精確測溫紅外熱像儀和LT384網絡型測溫紅外熱像儀,目前已部署於機場、火車站、地鐵、醫院、學校等交通樞紐和公共場所。大立科技是專業從事非製冷紅外焦平面探測器、紅外熱成像系統、智能巡檢機器人、慣性導航光電產品研製的高新技術企業。是國內少數技術自主可控、完全智慧財產權、獨立研發;從生產熱成像核心器件、機芯組件到整機系統製造,並具有完整產業鏈的專業製造商之一。1月29日,工業和信息化部電子信息司組織浙江大立科技股份有限公司儘快向疫區供貨,支援疫區前線。目前,其已快速支援到武漢中南醫院、無錫機場、湖州火車站、溫州機場火車站、上海中心大廈、深圳證交所、深圳醫院、蕭山機場等地。目前,大華超高精度人體熱成像測溫系統已成功在杭州東站地鐵站、上海火車站、上海虹橋機場、上海浦東國際機場、石家莊地鐵、上海市政府、上海市公安局、湖北漢川醫院、中南大學湘雅醫院、上海市胸腔科醫院等落地應用。

1.《紅外測溫,加入了疫情防控戰》,虎嗅APP,宇多田

2.《阻擊疫情,高德紅外不停步》,高德紅外

3.《解讀:紅外熱成像做體溫篩檢靠譜嘛?》,海康威視熱成像

4.《那些走在抗「疫」前線的紅外測溫儀製造企業》,高工機器人,千千

5.《紅外熱成像這麼高深的技術,搞定它只需要三分鐘》,熱成像資訊


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