利用图像与二维步进电机装置自动测量人体温度的方法与流程

本发明涉及一种人体温度的测量方法，尤其涉及一种利用图像与二维步进电机装置自动测量人体温度的方法。

背景技术：

在幼儿园中老师测量孩子温度的时候，大部是人工测量，由于小孩的天性比较好动，不太听从指挥，因此人工测量孩子温度存在一定的困难以及误差，此外现有的测量温度装置在温度测量后需要人工进行记录，并且温度数据记录无法准确有效的保存和提取。因此如何高效、快速、精准的测量测量孩子的温度并且能够及时有效的保存数据是本领域函待解决的一个问题。

技术实现要素：

为了解决上述技术所存在的不足之处，本发明提供了一种利用图像与二维步进电机装置自动测量人体温度的方法。

为了解决以上技术问题，本发明采用的技术方案是：一种利用图像与二维步进电机装置自动测量人体温度的方法，由人体温度测量仪进行测量，所述人体温度测量仪包括：

摄像头，负责人体头像的采集，安装在人体温度测量仪的立板上；

二维步进电机，位于摄像头的正下方，安装在人体温度测量仪的立板上；

红外感应装置，安装在二维步进电机上；

重力传感器，安装在人体温度测量仪的水平底板内；

控制器，安装在人体温度测量仪的立板上，控制摄像头、二维步进电机的开启和运转；

语音播报系统，安装在人体温度测量仪的立板上，将红外感应装置测量的数据进行语音播报；

立板与水平底板相互垂直设置并连接在一起；

该方法具体步骤如下：

a、将摄像头安装在可以采集到人体头像的位置，并划定一个正方形区域，将该正方形区域的四个点做为二维步进电机装置的四个定位点；

b、二维步进电机根据这个四个定位点确定位置，并在该区域内进行移动；

c、需要进行体温测量的人体站在仪器的水平底板后，重力传感器获取到重力数据，控制器获知该重力数据后启动摄像头进行拍照；

d、摄像头拍照后，对图像进行分析，用以获取额头的位置；

具体方式为：

采用基于肤色的算法，根据人脸肤色在色彩空间中的聚类特性，运用归一化rgb颜色空间的方法将人脸从图像中与其它背景分离出来，得到人脸区域图像；

再把该人脸区域部分从原图像中截取出来进行图像二值化，将二值化的图像灰度进行垂直积分投影，得到投影曲线；

在投影曲线中定位第三和第四个波峰点，对剪切出的左右眼区域分别进行处理，再对二值化后的眼睛图像进行混合积分投影，利用水平积分投影确定眼睛中心点纵n，通过垂直积分投影确定中心点的横m，则(m,n)就是所要定位的眼睛的中心；

得到眼睛的中心(m,n)之后再通过横坐标上头型的边缘点n1，得到额头的位置为(m,(n+n1)/2)；

e、二维步进电机转动到该额头的位置下，通过红外感应装置测量获取到人体的温度并通过语音播报系统进行播报。

二维步进电机位置的确定方式为：首先，二维步进电机退回到机械原点，打开二维步进电机激光装置的激光束，并在塑料白板上进行拍照，将拍照得到 的图像的左下点做为二维原点，通过图像二值化后，则可以得到图像的位置为(x0,y0)；

然后将二维步进电机移动到横坐标的最后端，打开二维步进电机激光束，记录图像的位置为(x1,y0),并记录进步电机的步数为n1；

再将二维步进电机移动到纵坐标的最后端，打开二维步进电机激光束，记录图像的位置为(x0,y1),并记录进步电机的步数为n2；

最后得到二维步进电机的一个步长的像素点是x0/n1＝y1/n2；则正方形区域为(x0,y0)到(x1,y1)的正方形区域。

上述步骤e中，红外感应装置测量获取人体温度的同时会进行拍照，拍出的图片带红外灯光的扫描点，该扫描点可做为二维步进电机走位是否正确的反馈；若反馈不正确，则二维步进电机将重新校正位置。

二维步进电机重新矫正位置的方式为，通过之前获取的步长与像素点的对应关系，以及二维原点的位置(x0,y0,)；当二维步进电机走到额头的位置点(m,(n+n1)/2)时,从原点出发所走的步长横坐标为(m-x0)*x0/n1，纵坐标为(n+n1-y0)*x0/n1；因为人体额头的位置与该点更相近，下次二维步进电机可通过该点来计算走动的步长，重新矫正位置从而获取额头的位置。

本发明通过摄像头、二维步进电机和红外感应装置的配合使用，能够快速准确的测量人体的温度，测量简单方便，并且可以存储记录孩子在一段时间内的温度变化情况，方便对孩子的健康情况进行监控，尤其适合在幼儿园、小学等场所推广使用。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明人体温度测量仪的结构示意图。

图中，1、立板；2、水平底板；3、摄像头；4、二维步进电机；5、红外感应装置；6、重力传感器；7、语音播报系统；8、控制器。

具体实施方式

如图1所示，本发明由人体温度测量仪进行测量，所述人体温度测量仪包括：

摄像头3，负责人体头像的采集，安装在人体温度测量仪的立板1上；

二维步进电机4，位于摄像头3的正下方，安装在人体温度测量仪的立板1上；

红外感应装置5，安装在二维步进电机4上；

重力传感器6，安装在人体温度测量仪的水平底板2内；

控制器8，安装在人体温度测量仪的立板1上，控制摄像头3、二维步进电机4的开启和运转；

语音播报系统7，安装在人体温度测量仪的立板1上，将红外感应装置5测量的数据进行语音播报；

所述立板1与水平底板2相互垂直设置并连接在一起；

其中，利用图像与二维步进电机装置自动测量人体温度的方法具体步骤如下：

a、将摄像头安装在可以采集到人体头像的位置，并划定一个正方形区域，将该正方形区域的四个点做为二维步进电机装置的四个定位点；

b、二维步进电机根据这个四个定位点确定位置，并在该区域内进行移动；

c、需要进行体温测量的人体站在仪器的水平底板后，重力传感器获取到重力数据，控制器获知该重力数据后启动摄像头进行拍照；

d、摄像头拍照后，对图像进行分析，用以获取额头的位置；

具体方式为：

采用基于肤色的算法，根据人脸肤色在色彩空间中的聚类特性，运用归一化rgb颜色空间的方法将人脸从图像中与其它背景分离出来，得到人脸区域图像；再把该人脸区域部分从原图像中截取出来进行图像二值化，将二值化的图像灰度进行垂直积分投影，得到投影曲线；由于曲线中的较大波谷是同人脸的 各器官特征相对应的，如从下往上观察，最为明显的是四个波谷，最下边对应嘴巴，往上一个波谷对应着鼻子，第三个应该是眼睛，第四个是眉毛以上。因此需要在投影曲线中定位第三和第四个波峰点；然后对剪切出的左右眼区域分别进行处理，由于眼睛区域灰度变化较为复杂，再对二值化后的眼睛图像进行混合积分投影，利用水平积分投影确定眼睛中心点纵n，通过垂直积分投影确定中心点的横m，则(m,n)就是所要定位的眼睛的中心；得到眼睛的中心(m,n)之后再通过横坐标上头型的边缘点n1，得到额头的位置为(m,(n+n1)/2)；

e、二维步进电机转动到该额头的位置下，通过红外感应装置测量获取到人体的温度并通过语音播报系统进行播报。

本发明二维步进电机位置的确定方式为：首先，二维步进电机退回到机械原点，打开二维步进电机激光装置的激光束，并在塑料白板上进行拍照，将拍照得到的图像的左下点做为二维原点，通过图像二值化后，则可以得到图像的位置为(x0,y0)；

然后将二维步进电机移动到横坐标的最后端，打开二维步进电机激光束，记录图像的位置为(x1,y0),并记录进步电机的步数为n1；

再将二维步进电机移动到纵坐标的最后端，打开二维步进电机激光束，记录图像的位置为(x0,y1),并记录进步电机的步数为n2；

最后得到二维步进电机的一个步长的像素点是x0/n1＝y1/n2；则正方形区域为(x0,y0)到(x1,y1)的正方形区域。

在上述的步骤e中，红外感应装置测量获取人体温度的同时会进行拍照，拍出的图片带红外灯光的扫描点，该扫描点可做为二维步进电机走位是否正确的反馈；若反馈不正确，则二维步进电机将重新校正位置。

二维步进电机重新矫正位置的方式为，通过之前获取的步长与像素点的对应关系，以及二维原点的位置(x0,y0,)；当二维步进电机走到额头的位置点(m,(n+n1)/2)时,从原点出发所走的步长横坐标为(m-x0)*x0/n1，纵坐标为(n+n1-y0)*x0/n1；因为人体额头的位置与该点更相近，下次二维步进电机可 通过该点来计算走动的步长，重新矫正位置从而获取额头的位置。

本发明具体工作方式为：

人站立在人体温度测量仪的水平底板上，通过设置在水平底板上的重力传感器获取相关数值，控制器得到重力传感器传输的数值启动摄像头进行拍照，确定人体额头的位置；然后二维步进电机带动红外感应装置运转到该区域内进行体温测量，其中红外感应装置进行体温测量的时间为2～5秒，会在该时间范围内取测量的最高值，保证测量的精准性；测量完毕后，红外感应装置再将上述数值传递给控制器，控制器对语音播报系统发出命令，通过语音播报系统将该数值报出。

在实际应用中，作为本发明的更优化方案，可以在人体温度测量仪上设置显示装置，方便人们肉眼直接读出数据；此外，可将存储器或者存取芯片设置在人体温度测量仪内，方便存储不同的体温数据，这样尤其适合幼儿园小孩的日常健康检查和护理，方便老师和家长对孩子一个周期内的体温数据的查询，无需相关人员在测量的时候进行手动记录，也防止手动记录的误差。

上述实施方式并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的技术方案范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也均属于本发明的保护范围。