一种红外热电堆阵列环境温度补偿方法及相关组件与流程

1.本发明涉及温度校准领域，特别涉及一种红外热电堆阵列环境温度补偿方法、装置、设备及存储介质。


背景技术：

2.传统的体温测量方法有水银温度计测量、电子温度计测量等，都属于接触式测温，需要测量一定的时间等热平衡后才能读取温度，测量过程中会存在人员交叉感染的风险。随着红外传感器技术的发展，非接触式的红外测温系统(如单点式的红外额温枪、耳温枪等，阵列式的红外测温门禁等)应运而生，与传统的接触式温度计相比，红外测温系统有着响应时间快、非接触、使用安全及使用寿命长等优点，在学校、医院、车站、边境口岸等人流量大的地方，得到了越来越广泛的应用。其中，红外测温原理是任何物体只要它的温度高于绝对零度(
‑
273℃)，就有热能转变的热辐射向外部发射，物体温度不同，其辐射出的能量不同，且辐射波的波长也不同，但总是包含着红外辐射在内，红外传感器接收被测目标的红外辐射能量从而获得红外热像图，红外热图像反映视场内物体的温度。
3.但由于红外测温系统是非接触式的，其测温准确性会受到自身芯片的电子元器件、被测物体的辐射率、环境温度、测温距离等因素的影响。因此，对红外测温系统进行合适的温度校准或温度补偿对于提高红外测温稳定性及准确性起着重要的作用。因此，目前通常通过建立环境温度与测量误差的映射关系进行环境温度补偿，如现有技术中，通过增加一个外部温度传感器，通过温度传感器来获取环境温度，将环境温度与红外传感器测量对象的测量温度和测量对象的实际温度的偏差值，得到环境温度与偏差值之间的关系曲线。但当环境中有其他高温物体干扰，如太阳光或者其他热源时会导致环境温度计算不准确，并且需要额外增加外部温度传感器，降低了温度补偿的便捷性。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种红外热电堆阵列环境温度补偿方法、装置、设备及介质，能够提高环境温度补偿的准确性，并提高了补偿过程的便捷性。其具体方案如下：
5.第一方面，本技术公开了一种红外热电堆阵列环境温度补偿方法，包括：
6.获取红外热电堆阵列在多个不同外部环境温度下对测量者进行红外测温，得到的每个所述测量者对应的温度测量值，并获取所述红外热电堆阵列在所述外部环境温度下对应的内部温度；
7.根据所述温度测量值和对应的所述测量者的实际温度值，得到不同所述内部温度下所述红外热电堆阵列的温度测量差值；
8.根据所述内部温度和每个所述内部温度对应的温度测量差值，拟合得到温度补偿函数；
9.获取所述热电堆阵列采集的待测温者的初始测量值以及当前内部温度，根据所述
当前内部温度并利用所述温度补偿函数对所述初始测量值进行补偿。
10.可选的，所述获取红外热电堆阵列在多个不同外部环境温度下对测量者进行红外测温，得到的每个所述测量者对应的温度测量值，包括：
11.获取红外热电堆阵列在多个不同外部温度下，对多个测量者进行红外测温得到的每个所述测量者对应的温度值集合；
12.对每个所述温度值集合内的所有温度值进行指数加权平均处理，以得到每个所述测量者对应的温度测量值。
13.可选的，所述根据所述温度测量值和对应的所述测量者的实际温度值，得到不同所述内部温度下的温度测量差值，包括：
14.计算所述温度测量值与对应的所述测量者的实际温度值的差值，得到每个所述测量者对应的温度差值；
15.计算同一所述内部温度下的所有温度差值的平均值，并将所述平均值作为对应的所述内部温度下的温度测量差值，以得到不同所述内部温度下的温度测量差值。
16.可选的，所述获取所述热电堆阵列采集的待测温者的初始测量值以及当前内部温度，包括：
17.根据所述热电堆阵列所在的红外测温模块内的热敏电阻的阻值，确定所述热电堆阵列的当前内部温度。
18.可选的，所述根据所述内部温度和每个所述内部温度对应的温度测量差值，拟合得到温度补偿函数，包括：
19.基于所述内部温度和每个所述内部温度对应的温度测量差值，利用二元三次曲线方程进行曲线拟合，以得到所述温度补偿函数。
20.第二方面，本技术公开了一种红外热电堆阵列环境温度补偿装置，包括：
21.温度测量值获取模块，用于获取红外热电堆阵列在多个不同外部环境温度下对测量者进行红外测温，得到的每个所述测量者对应的温度测量值，并获取所述红外热电堆阵列在所述外部环境温度下对应的内部温度；
22.温度测量差值确定模块，用于根据所述温度测量值和对应的所述测量者的实际温度值，得到不同所述内部温度下所述红外热电堆阵列的温度测量差值；
23.温度补偿函数确定模块，用于根据所述内部温度和每个所述内部温度对应的温度测量差值，拟合得到温度补偿函数；
24.补偿模块，用于获取所述热电堆阵列采集的待测温者的初始测量值以及当前内部温度，根据所述当前内部温度并利用所述温度补偿函数对所述初始测量值进行补偿。
25.可选的，所述温度测量值获取模块，包括：
26.温度值集合获取单元，用于获取红外热电堆阵列在多个不同外部温度下，对多个测量者进行红外测温得到的每个所述测量者对应的温度值集合；
27.温度测量值确定单元，用于对每个所述温度值集合内的所有温度值进行指数加权平均处理，以得到每个所述测量者对应的温度测量值。
28.可选的，所述温度测量差值确定模块，包括：
29.温度差值计算单元，用于计算所述温度测量值与对应的所述测量者的实际温度值的差值，得到每个所述测量者对应的温度差值；
30.温度测量差值确定单元，用于计算同一所述内部温度下的所有温度差值的平均值，并将所述平均值作为对应的所述内部温度下的温度测量差值，以得到不同所述内部温度下的温度测量差值。
31.第三方面，本技术公开了一种电子设备，包括：
32.存储器，用于保存计算机程序；
33.处理器，用于执行所述计算机程序，以实现前述的红外热电堆阵列环境温度补偿方法。
34.第四方面，本技术公开了一种计算机可读存储介质，用于存储计算机程序；其中计算机程序被处理器执行时实现前述的红外热电堆阵列环境温度补偿方法。
35.本技术中，通过获取红外热电堆阵列在多个不同外部环境温度下对测量者进行红外测温，得到的每个所述测量者对应的温度测量值，并获取所述红外热电堆阵列在所述外部环境温度下对应的内部温度；根据所述温度测量值和对应的所述测量者的实际温度值，得到不同所述内部温度下所述红外热电堆阵列的温度测量差值；根据所述内部温度和每个所述内部温度对应的温度测量差值，拟合得到温度补偿函数；获取所述热电堆阵列采集的待测温者的初始测量值以及当前内部温度，根据所述当前内部温度并利用所述温度补偿函数对所述初始测量值进行补偿。可见，根据不同外部环境温度下获取的测量者的温度测量差值，以及该温度测量差值对应的红外热电堆阵列的内部温度，拟合得到温度补偿函数，由此，将外部环境温度与测量差值的关系转换为内部温度与温度测量差值的关系，在获取到待测温者的初始测量值后，根据红外热电堆阵列当前内部温度利用拟合到的温度补偿函数对该初始测量值进行补偿即可，减少了环境温度引起的测温误差，提高了红外热电堆测温系统在不同环境温度下测温的稳定性及准确性，且不需要额外增加外部温度传感器。
附图说明
36.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，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
37.图1为本技术提供的一种红外热电堆阵列环境温度补偿方法流程图；
38.图2为本技术提供的一种具体的温度补偿函数示意图；
39.图3为本技术提供的一种采用内部和外部环境温度进行温度补偿的差异数据表；
40.图4为本技术提供的一种红外热电堆阵列环境温度补偿装置结构示意图；
41.图5为本技术提供的一种电子设备结构图。
具体实施方式
42.现有技术中，通过增加一个外部温度传感器，通过温度传感器来获取环境温度，将环境温度与红外传感器测量对象的测量温度和测量对象的实际温度的偏差值，得到环境温度与偏差值之间的关系曲线。但当环境中有其他高温物体干扰，如太阳光或者其他热源时会导致环境温度计算不准确，并且需要额外增加外部温度传感器，降低了温度补偿的便捷性。为克服上述技术问题，本技术提出一种红外热电堆阵列环境温度补偿方法，能够提高环
境温度补偿的准确性，提高了红外热电堆测温系统在不同环境温度下测温的稳定性及准确性，且不需要额外增加外部温度传感器。
43.本技术实施例公开了一种红外热电堆阵列环境温度补偿方法，参见图1所示，该方法可以包括以下步骤：
44.步骤s11：获取红外热电堆阵列在多个不同外部环境温度下对测量者进行红外测温，得到的每个所述测量者对应的温度测量值，并获取出所述红外热电堆阵列在所述外部环境温度下对应的内部温度。
45.本实施例中，首先获取红外热电堆阵列在多个不同外部环境温度下对测量者进行红外测温，得到的每个测量者对应的温度测量值，并获取红外热电堆阵列在上述每个外部环境温度下对应的内部温度，具体的，可以在上述红外热电堆阵列处于不同外部环境温度的时候，根据红外测温模块内部热敏电阻的阻值，同时获取到红外热电堆阵列在每个外部环境温度下对应的内部温度。由此可以得到红外热电堆阵列在多个不同的内部温度下对应的测量者的温度测量值。上述不同外部环境温度可以为0℃～40℃之间的多个温度，相应的内部温度会与外部环境温度存在一些上下的偏差。上述内部温度可通过红外测温模块内部的热敏电阻来获得，该温度值可从测温模块寄存器中读取。
46.可以理解的是，正常人的体内温度一般较为稳定，在36.3℃～37.3℃之间，不会受到外界温度的影响而发生太大的变化，但人体体表温度却容易受到环境温度的影响，如在0℃下的人体额头温度会比35℃下的人体额头温度低一些。同样，红外测温传感器也容易受环境温度影响，比如红外测温传感器放在环境温度较高的地方测量标准黑体温度，与放在环境温度较低的地方测量同一标准黑体相同温度，得到的结果不同。同一时间，北方城市和南方城市可能存在较大的温差；同一城市，早上和中午也可能存在较大的温差，这给红外测温的准确性带来一定的困难。
47.进一步实验得出，同一设备在不同环境温度下测量同一测量者，得到的测温结果有一定差别。更进一步的，在相同环境下，将同一红外测温模块装到不同设备里测量同一黑体，发现测得的温度也有差别；而将同一型号的不同红外测温模块装到同一设备测量同一黑体，得到的温度却基本相同。也就是说，不同的外部环境温度下，同一设备的内部温度不同，导致了测温结果的不同；而相同的外部环境温度下，不同设备的读写频率等可能存在差别，同样会导致设备内部温度不同，进而影响红外测温的结果，即外部环境温度并不能很好地反映出环境温度对红外测温模块的影响。因为，设备外部温度即为外部环境温度，而设备的内部温度，即热电堆阵列的内部温度，包括了空气环境温度加上热电堆阵列、pcba或者机器内部造成的温升。因此，在对红外测温系统受环境温度进行校准、补偿时，为了更加准确地反映出环境温度对红外测温模块的影响，本实施例中以内部温度和对应的测量温度进行校准，可以降低环境温度对测量结果的影响，以保障红外测温系统的精度和稳定性。
48.本实施例中，所述获取红外热电堆阵列在多个不同外部环境温度下对测量者进行红外测温，得到的每个所述测量者对应的温度测量值，可以包括：获取红外热电堆阵列在多个不同外部温度下，对多个测量者进行红外测温得到的每个所述测量者对应的温度值集合；对每个所述温度值集合内的所有温度值进行指数加权平均处理，以得到每个所述测量者对应的温度测量值。即在热电堆阵列不同的外部环境温度下，也就是在热电堆阵列不同的内部温度下，对多个人进行多次红外测温，并将同一个人的多次测量值进行指数加权平
均处理，得到测量者对应的温度测量值temp
t
＝β
×
temp
t
‑1 (1
‑
β)θ
t
，其中temp
t
为同一个人第t次的平均温度值，θ
t
为第t次的温度值，β为可调节的超参，本实施例中可取β可取0.9。
49.步骤s12：根据所述温度测量值和对应的所述测量者的实际温度值，得到不同所述内部温度下所述红外热电堆阵列的温度测量差值。
50.本实施例中，得到测量者的温度测量值后，根据上述温度测量值与相应测量者的实际温度值，得到该测量者对应的温度测量差值，以得到红外热电堆阵列在不同内部温度下对应的温度测量差值。上述实际温度值可以为通过水银体温计测量等接触式测温设备测得。
51.本实施例中，所述根据所述温度测量值和对应的所述测量者的实际温度值，得到不同所述内部温度下的温度测量差值，可以包括：计算所述温度测量值与对应的所述测量者的实际温度值的差值，得到每个所述测量者对应的温度差值；计算同一所述内部温度下的所有温度差值的平均值，并将所述平均值作为对应的所述内部温度下的温度测量差值，以得到不同所述内部温度下的温度测量差值。
52.步骤s13：根据所述内部温度和每个所述内部温度对应的温度测量差值，拟合得到温度补偿函数。
53.本实施例中，根据水银体温计测量的实际温度值与温度测量值的差值和通过热敏电阻获得的内部温度进行曲线拟合。
54.本实施例中，所述根据所述内部温度和每个所述内部温度对应的温度测量差值，拟合得到温度补偿函数，可以包括：基于所述内部温度和每个所述内部温度对应的温度测量差值，利用二元三次曲线方程进行曲线拟合，以得到所述温度补偿函数。本实施例中可以选择二元三次曲线y＝ax3 bx2 cx d来进行拟合，例如图2所示，其系数根据实际数据拟合确定，示例性的，通过上述步骤某红外测温模块的温度补偿函数为y＝
‑7·
10
‑5x3 0.0027x2 0.102x
‑
2.6261，且可决系数r2＝0.9861。
55.步骤s14：获取所述热电堆阵列采集的待测温者的初始测量值以及当前内部温度，根据所述当前内部温度并利用所述温度补偿函数对所述初始测量值进行补偿。
56.本实施例中，确定出上述温度补偿函数后，当热电堆阵列采集到待测温者的初始测量值时，根据热电堆阵列当前内部温度，利用上述温度补偿函数对上述初始测量值进行补偿，以得到待测温者的准确体温。
57.本实施例中，所述获取所述热电堆阵列采集的待测温者的初始测量值以及当前内部温度，可以包括：根据所述热电堆阵列所在的红外测温模块内的热敏电阻的阻值，确定所述热电堆阵列的当前内部温度。即待测温模块上电预热10分钟达到热平衡后，通过热敏电阻的阻值即可确定热电堆阵列的当前内部温度，上述热敏电阻可以为ntc电阻(负温度系数热敏电阻，ntc thermistor，negative temperature coefficient thermistor)。
58.进一步，在相同的测量条件下，对比内部温度补偿和现有技术中外部环境温度补偿两种方式对最终测温结果的区别如图3所示。可见，采用内部环境温度补偿得到的结果更加接近水银温度计的测量值，即人体体温真实值。
59.由上可见，本实施例中通过内部温度补偿方法来减小环境温度对测温结果的影响，在不需要额外增加外部环境温度传感器的情况下，通过红外热电堆阵列测温模块内部的热敏电阻可方便、准确的获取到内部温度，通过内部温度与温度测量差值构建温度补偿
曲线来准确得到温度补偿值。由此，将外部环境温度对热电堆阵列的影响转换到内部环境温度对热电堆阵列的影响上，以解决由于环境温度的不同造成的红外测温误差问题，且得到的环境温度补偿值比通过外部环境温度拟合曲线得到的补偿值更加准确。
60.相应的，本技术实施例还公开了一种红外热电堆阵列环境温度补偿装置，参见图4所示，该装置包括：
61.温度测量值获取模块11，用于获取红外热电堆阵列在多个不同外部环境温度下对测量者进行红外测温，得到的每个所述测量者对应的温度测量值，并获取所述红外热电堆阵列在所述外部环境温度下对应的内部温度；
62.温度测量差值确定模块12，用于根据所述温度测量值和对应的所述测量者的实际温度值，得到不同所述内部温度下所述红外热电堆阵列的温度测量差值；
63.温度补偿函数确定模块13，用于根据所述内部温度和每个所述内部温度对应的温度测量差值，拟合得到温度补偿函数；
64.补偿模块14，用于获取所述热电堆阵列采集的待测温者的初始测量值以及当前内部温度，根据所述当前内部温度并利用所述温度补偿函数对所述初始测量值进行补偿。
65.由上可见，本实施例中根据不同外部环境温度下获取的测量者的温度测量差值，以及该温度测量差值对应的红外热电堆阵列的内部温度，拟合得到温度补偿函数，由此，将外部环境温度与测量差值的关系转换为内部温度与温度测量差值的关系，在获取到待测温者的初始测量值后，根据红外热电堆阵列当前内部温度利用拟合到的温度补偿函数对该初始测量值进行补偿即可，减少了环境温度引起的测温误差，提高了红外热电堆测温系统在不同环境温度下测温的稳定性及准确性，且不需要额外增加外部温度传感器。
66.在一些具体实施例中，所述温度测量值获取模块11具体可以包括：
67.温度值集合获取单元，用于获取红外热电堆阵列在多个不同外部温度下，对多个测量者进行红外测温得到的每个所述测量者对应的温度值集合；
68.温度测量值确定单元，用于对每个所述温度值集合内的所有温度值进行指数加权平均处理，以得到每个所述测量者对应的温度测量值。
69.在一些具体实施例中，所述温度测量差值确定模块12具体可以包括：
70.温度差值计算单元，用于计算所述温度测量值与对应的所述测量者的实际温度值的差值，得到每个所述测量者对应的温度差值；
71.温度测量差值确定单元，用于计算同一所述内部温度下的所有温度差值的平均值，并将所述平均值作为对应的所述内部温度下的温度测量差值，以得到不同所述内部温度下的温度测量差值。
72.在一些具体实施例中，所述补偿模块14具体可以包括：
73.内部温度获取单元，用于根据所述热电堆阵列所在的红外测温模块内的热敏电阻的阻值，确定所述热电堆阵列的当前内部温度。
74.在一些具体实施例中，所述温度补偿函数确定模块13具体可以包括：
75.拟合单元，用于基于所述内部温度和每个所述内部温度对应的温度测量差值，利用二元三次曲线方程进行曲线拟合，以得到所述温度补偿函数。
76.进一步的，本技术实施例还公开了一种电子设备，参见图5所示，图中的内容不能被认为是对本技术的使用范围的任何限制。
77.图5为本技术实施例提供的一种电子设备20的结构示意图。该电子设备20，具体可以包括：至少一个处理器21、至少一个存储器22、电源23、通信接口24、输入输出接口25和通信总线26。其中，所述存储器22用于存储计算机程序，所述计算机程序由所述处理器21加载并执行，以实现前述任一实施例公开的红外热电堆阵列环境温度补偿方法中的相关步骤。
78.本实施例中，电源23用于为电子设备20上的各硬件设备提供工作电压；通信接口24能够为电子设备20创建与外界设备之间的数据传输通道，其所遵循的通信协议是能够适用于本技术技术方案的任意通信协议，在此不对其进行具体限定；输入输出接口25，用于获取外界输入数据或向外界输出数据，其具体的接口类型可以根据具体应用需要进行选取，在此不进行具体限定。
79.另外，存储器22作为资源存储的载体，可以是只读存储器、随机存储器、磁盘或者光盘等，其上所存储的资源包括操作系统221、计算机程序222及包括温度测量值在内的数据223等，存储方式可以是短暂存储或者永久存储。
80.其中，操作系统221用于管理与控制电子设备20上的各硬件设备以及计算机程序222，以实现处理器21对存储器22中海量数据223的运算与处理，其可以是windows server、netware、unix、linux等。计算机程序222除了包括能够用于完成前述任一实施例公开的由电子设备20执行的红外热电堆阵列环境温度补偿方法的计算机程序之外，还可以进一步包括能够用于完成其他特定工作的计算机程序。
81.进一步的，本技术实施例还公开了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质中存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令被处理器加载并执行时，实现前述任一实施例公开的红外热电堆阵列环境温度补偿方法步骤。
82.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
83.结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(ram)、内存、只读存储器(rom)、电可编程rom、电可擦除可编程rom、寄存器、硬盘、可移动磁盘、cd
‑
rom、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
84.最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
85.以上对本发明所提供的一种红外热电堆阵列环境温度补偿方法、装置、设备及介质进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本
说明书内容不应理解为对本发明的限制。