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
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天后,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,大哥大姐舉起手里的白色小槍,對準我的額頭,按下“扳機”.....
當然,這把槍并不是什么殺傷性武器,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后,大哥大姐豪氣的一擺手,示意——可以進了。
我也沖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里說的那樣——出門就感覺自己在演“無間道”,出街就感覺自己是劉德華。

從當前疫情的各項癥狀來看,雖然“發熱”并不是判斷感染新冠肺炎的絕對指標,鐘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”這一癥狀,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)用于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。
于是,額溫槍成為繼口罩、酒精、消毒水等防疫物資之后又一緊俏產品,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。對于小區、辦公樓這樣人員出入有限的場所尚且適用,對于像機場、車站這類擁有巨大客流的場所就有點兒不夠看了。
而升級版的額溫槍——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,然后你的體溫就被記錄下來了”,既不用機器接觸,也沒有人工干預。

密集人流全自動無感通關,一旦發現體溫異常者,儀器將自動顯示并實時報警。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并減少暴露危險。
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,任何溫度高于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,波長范圍為在0.7um~1000um,人眼看不見,且不同溫度對外輻射的波長不一樣。
吸收紅外輻射后,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。
然后,再將檢測到的物體表面溫度分布轉換成人眼可見的圖像,并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,通過熱成像系統采集人體紅外輻射,并形成偽色彩熱圖,利用專用分析軟件,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。
為了便于大家記憶,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松“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,人體體表的溫度由于風吹日曬等的影響,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,人工制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,由于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,比如你手里拿著手機走在地鐵里,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。
類似問題怎么解決呢?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,然后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。該服務主要采用快速熱成像技術配合環境數據算法,在收集到體溫數據后通過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范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松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后繼為“抗疫”貢獻自己的一份力量。
這場“戰疫”,我們一定能贏!
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