提高红外热像仪测量人眼温度准确性的方法

体表温度可以反映出人体的健康状况，因此需要对人体的体表进行温度测量。目前测量人体温度的设备为水银温度计，热电偶温度计，红外额温枪和红外热像仪。前三个设备可在0.05°C的温度范围内进行精确的温度测量，但测量效率太低。后一种设备的测量效率很高，但是测量精度还有待提高。研究表明，红外热像仪从人眼的测量结果与腋窝温度的测量值高度相关，可以看作是人体核心温度的估计值。如果能够充分提高测量精度，红外热像仪将在许多领域具有更加广阔的应用前景。

图为红外热像仪

近几十年来，大多数科学家研究并发展了红外热像仪。由于其高性能，无接触测试，无损检测，测量范围广，功耗低，分辨率高，响应速度快和成本低的特点，它已广泛用于军事和民用领域，包括电气工程、医学、建筑、制造和道路交通流量监控。未冷却的红外热像仪已经发展到一定的灵敏度和分辨率，但其测量精度受许多因素的影响，例如被测物体的发射率，环境温度，被测物体与成像器之间的距离，大气温度以及大气的透射率。

之前的研究中尝试了各种方法来提高红外热像仪的测量精度。但在大多数情况下都仅限于实验室条件，而不是类似进入人体测温领域的应用。为了找到一种成功的方法来减少红外热成像测量人眼温度的误差，重点是探究环境温度和测量距离的影响。

图为红外热像仪下的人脸温度分布

为了确定测量距离和环境温度对红外热像仪测量温度的影响，研究者进行了一些实验。这些实验表明，测量距离和环境温度对测量精度具有很强的线性影响。并且根据测得的温度，建立了一个经验模型。首先，将前额温度用作中间变量，以获得人眼的实际温度。然后，分别分析了环境温度和测量距离对温度测量的影响。最后，建立一个经验模型，将实际的眼睛温度与测得的温度，环境温度和测量距离相关联。研究者获得了将测得的温度校准到人眼实际温度的经验公式。为了验证公式，在不同距离测试了三种不同的环境温度，可大大减少测量误差。实验证明该公式是有效的，通常在已知测量距离和环境温度的条件下，该模型可以大大提高测量精度。

参考资料：

Bin Yuan, Ping Gong, Liang Xie, et al. An empirical method for improving accuracy of human eye temperature measured by uncooled infrared thermal imager. Journal of Semiconductors. 39(9):094008, 2018.