利用圖像與二維步進電機裝置自動測量人體溫度的方法與流程

本發明涉及一種人體溫度的測量方法，尤其涉及一種利用圖像與二維步進電機裝置自動測量人體溫度的方法。

背景技術：

在幼兒園中老師測量孩子溫度的時候，大部是人工測量，由于小孩的天性比較好動，不太聽從指揮，因此人工測量孩子溫度存在一定的困難以及誤差，此外現有的測量溫度裝置在溫度測量后需要人工進行記錄，并且溫度數據記錄無法準確有效的保存和提取。因此如何高效、快速、精準的測量測量孩子的溫度并且能夠及時有效的保存數據是本領域函待解決的一個問題。

技術實現要素：

為了解決上述技術所存在的不足之處，本發明提供了一種利用圖像與二維步進電機裝置自動測量人體溫度的方法。

為了解決以上技術問題，本發明采用的技術方案是：一種利用圖像與二維步進電機裝置自動測量人體溫度的方法，由人體溫度測量儀進行測量，所述人體溫度測量儀包括：

攝像頭，負責人體頭像的采集，安裝在人體溫度測量儀的立板上；

二維步進電機，位于攝像頭的正下方，安裝在人體溫度測量儀的立板上；

紅外感應裝置，安裝在二維步進電機上；

重力傳感器，安裝在人體溫度測量儀的水平底板內；

控制器，安裝在人體溫度測量儀的立板上，控制攝像頭、二維步進電機的開啟和運轉；

語音播報系統，安裝在人體溫度測量儀的立板上，將紅外感應裝置測量的數據進行語音播報；

立板與水平底板相互垂直設置并連接在一起；

該方法具體步驟如下：

a、將攝像頭安裝在可以采集到人體頭像的位置，并劃定一個正方形區域，將該正方形區域的四個點做為二維步進電機裝置的四個定位點；

b、二維步進電機根據這個四個定位點確定位置，并在該區域內進行移動；

c、需要進行體溫測量的人體站在儀器的水平底板后，重力傳感器獲取到重力數據，控制器獲知該重力數據后啟動攝像頭進行拍照；

d、攝像頭拍照后，對圖像進行分析，用以獲取額頭的位置；

具體方式為：

采用基于膚色的算法，根據人臉膚色在色彩空間中的聚類特性，運用歸一化rgb顏色空間的方法將人臉從圖像中與其它背景分離出來，得到人臉區域圖像；

再把該人臉區域部分從原圖像中截取出來進行圖像二值化，將二值化的圖像灰度進行垂直積分投影，得到投影曲線；

在投影曲線中定位第三和第四個波峰點，對剪切出的左右眼區域分別進行處理，再對二值化后的眼睛圖像進行混合積分投影，利用水平積分投影確定眼睛中心點縱n，通過垂直積分投影確定中心點的橫m，則(m,n)就是所要定位的眼睛的中心；

得到眼睛的中心(m,n)之后再通過橫坐標上頭型的邊緣點n1，得到額頭的位置為(m,(n+n1)/2)；

e、二維步進電機轉動到該額頭的位置下，通過紅外感應裝置測量獲取到人體的溫度并通過語音播報系統進行播報。

二維步進電機位置的確定方式為：首先，二維步進電機退回到機械原點，打開二維步進電機激光裝置的激光束，并在塑料白板上進行拍照，將拍照得到 的圖像的左下點做為二維原點，通過圖像二值化后，則可以得到圖像的位置為(x0,y0)；

然后將二維步進電機移動到橫坐標的最后端，打開二維步進電機激光束，記錄圖像的位置為(x1,y0),并記錄進步電機的步數為n1；

再將二維步進電機移動到縱坐標的最后端，打開二維步進電機激光束，記錄圖像的位置為(x0,y1),并記錄進步電機的步數為n2；

最后得到二維步進電機的一個步長的像素點是x0/n1＝y1/n2；則正方形區域為(x0,y0)到(x1,y1)的正方形區域。

上述步驟e中，紅外感應裝置測量獲取人體溫度的同時會進行拍照，拍出的圖片帶紅外燈光的掃描點，該掃描點可做為二維步進電機走位是否正確的反饋；若反饋不正確，則二維步進電機將重新校正位置。

二維步進電機重新矯正位置的方式為，通過之前獲取的步長與像素點的對應關系，以及二維原點的位置(x0,y0,)；當二維步進電機走到額頭的位置點(m,(n+n1)/2)時,從原點出發所走的步長橫坐標為(m-x0)*x0/n1，縱坐標為(n+n1-y0)*x0/n1；因為人體額頭的位置與該點更相近，下次二維步進電機可通過該點來計算走動的步長，重新矯正位置從而獲取額頭的位置。

本發明通過攝像頭、二維步進電機和紅外感應裝置的配合使用，能夠快速準確的測量人體的溫度，測量簡單方便，并且可以存儲記錄孩子在一段時間內的溫度變化情況，方便對孩子的健康情況進行監控，尤其適合在幼兒園、小學等場所推廣使用。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步詳細的說明。

圖1為本發明人體溫度測量儀的結構示意圖。

圖中，1、立板；2、水平底板；3、攝像頭；4、二維步進電機；5、紅外感應裝置；6、重力傳感器；7、語音播報系統；8、控制器。

具體實施方式

如圖1所示，本發明由人體溫度測量儀進行測量，所述人體溫度測量儀包括：

攝像頭3，負責人體頭像的采集，安裝在人體溫度測量儀的立板1上；

二維步進電機4，位于攝像頭3的正下方，安裝在人體溫度測量儀的立板1上；

紅外感應裝置5，安裝在二維步進電機4上；

重力傳感器6，安裝在人體溫度測量儀的水平底板2內；

控制器8，安裝在人體溫度測量儀的立板1上，控制攝像頭3、二維步進電機4的開啟和運轉；

語音播報系統7，安裝在人體溫度測量儀的立板1上，將紅外感應裝置5測量的數據進行語音播報；

所述立板1與水平底板2相互垂直設置并連接在一起；

其中，利用圖像與二維步進電機裝置自動測量人體溫度的方法具體步驟如下：

a、將攝像頭安裝在可以采集到人體頭像的位置，并劃定一個正方形區域，將該正方形區域的四個點做為二維步進電機裝置的四個定位點；

b、二維步進電機根據這個四個定位點確定位置，并在該區域內進行移動；

c、需要進行體溫測量的人體站在儀器的水平底板后，重力傳感器獲取到重力數據，控制器獲知該重力數據后啟動攝像頭進行拍照；

d、攝像頭拍照后，對圖像進行分析，用以獲取額頭的位置；

具體方式為：

采用基于膚色的算法，根據人臉膚色在色彩空間中的聚類特性，運用歸一化rgb顏色空間的方法將人臉從圖像中與其它背景分離出來，得到人臉區域圖像；再把該人臉區域部分從原圖像中截取出來進行圖像二值化，將二值化的圖像灰度進行垂直積分投影，得到投影曲線；由于曲線中的較大波谷是同人臉的 各器官特征相對應的，如從下往上觀察，最為明顯的是四個波谷，最下邊對應嘴巴，往上一個波谷對應著鼻子，第三個應該是眼睛，第四個是眉毛以上。因此需要在投影曲線中定位第三和第四個波峰點；然后對剪切出的左右眼區域分別進行處理，由于眼睛區域灰度變化較為復雜，再對二值化后的眼睛圖像進行混合積分投影，利用水平積分投影確定眼睛中心點縱n，通過垂直積分投影確定中心點的橫m，則(m,n)就是所要定位的眼睛的中心；得到眼睛的中心(m,n)之后再通過橫坐標上頭型的邊緣點n1，得到額頭的位置為(m,(n+n1)/2)；

e、二維步進電機轉動到該額頭的位置下，通過紅外感應裝置測量獲取到人體的溫度并通過語音播報系統進行播報。

本發明二維步進電機位置的確定方式為：首先，二維步進電機退回到機械原點，打開二維步進電機激光裝置的激光束，并在塑料白板上進行拍照，將拍照得到的圖像的左下點做為二維原點，通過圖像二值化后，則可以得到圖像的位置為(x0,y0)；

然后將二維步進電機移動到橫坐標的最后端，打開二維步進電機激光束，記錄圖像的位置為(x1,y0),并記錄進步電機的步數為n1；

再將二維步進電機移動到縱坐標的最后端，打開二維步進電機激光束，記錄圖像的位置為(x0,y1),并記錄進步電機的步數為n2；

最后得到二維步進電機的一個步長的像素點是x0/n1＝y1/n2；則正方形區域為(x0,y0)到(x1,y1)的正方形區域。

在上述的步驟e中，紅外感應裝置測量獲取人體溫度的同時會進行拍照，拍出的圖片帶紅外燈光的掃描點，該掃描點可做為二維步進電機走位是否正確的反饋；若反饋不正確，則二維步進電機將重新校正位置。

二維步進電機重新矯正位置的方式為，通過之前獲取的步長與像素點的對應關系，以及二維原點的位置(x0,y0,)；當二維步進電機走到額頭的位置點(m,(n+n1)/2)時,從原點出發所走的步長橫坐標為(m-x0)*x0/n1，縱坐標為(n+n1-y0)*x0/n1；因為人體額頭的位置與該點更相近，下次二維步進電機可 通過該點來計算走動的步長，重新矯正位置從而獲取額頭的位置。

本發明具體工作方式為：

人站立在人體溫度測量儀的水平底板上，通過設置在水平底板上的重力傳感器獲取相關數值，控制器得到重力傳感器傳輸的數值啟動攝像頭進行拍照，確定人體額頭的位置；然后二維步進電機帶動紅外感應裝置運轉到該區域內進行體溫測量，其中紅外感應裝置進行體溫測量的時間為2～5秒，會在該時間范圍內取測量的最高值，保證測量的精準性；測量完畢后，紅外感應裝置再將上述數值傳遞給控制器，控制器對語音播報系統發出命令，通過語音播報系統將該數值報出。

在實際應用中，作為本發明的更優化方案，可以在人體溫度測量儀上設置顯示裝置，方便人們肉眼直接讀出數據；此外，可將存儲器或者存取芯片設置在人體溫度測量儀內，方便存儲不同的體溫數據，這樣尤其適合幼兒園小孩的日常健康檢查和護理，方便老師和家長對孩子一個周期內的體溫數據的查詢，無需相關人員在測量的時候進行手動記錄，也防止手動記錄的誤差。

上述實施方式并非是對本發明的限制，本發明也并不僅限于上述舉例，本技術領域的技術人員在本發明的技術方案范圍內所做出的變化、改型、添加或替換，也均屬于本發明的保護范圍。