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Tech 77 57 58
Notes
技術專文
⑤ 熱輻射 : 任何物體只要溫度在絕對零度(零下273℃)以上， 動監控偵測。 熱顯像系統GUI採用MFC單一對話視窗架構開發，包含
就會輻射能量，紅外線熱像測溫儀便是利用此輻射出來的能 若能再結合深度學習人形臉部辨識演算法與高效能熱像 溫度偵測結果顯示視窗、四個功能執行按鈕(啟動、校正設
量，測定物體表面的溫度。 儀模組， 將人形臉部辨識系統與溫度感測功能合為一體，完 定、工程設定、左右翻轉)及一個溫度色彩顯示切換下拉選
⑥ 溫度校正 : 熱像測溫儀感測器全畫面的每個點，根據其對 整聚焦在臉部額頭作辨識體溫感測的系統，是可做為較準確 單，如 圖8所示。主功能敘述如下 : [1]
數個溫度的響應作出校正，以確保全畫面溫度量測的準確度。 且可靠的系統。 • 啟動 : 執行溫度量測主程式，結果顯示於中間的主視窗，
現況市面上有許多熱影像偵測系統實務上可以作為遠距
⑦ 紅外線熱影像儀 : 紅外線熱影像儀的主要作用為接收任何物 包括每個人的人臉位置及額溫。
離自動量測體溫的裝置，但實際測試後發現熱影像系統量測
體輻射的能量，將其轉換為顏色，顯示於螢幕上，其重視的 • 校正設定 : 執行必要的系統初始架設設定。
體溫時有以下三個問題 :
是影像的對比清晰，並沒有針對溫度作校正，若使用此未經 • 工程設定 : 執行細部參數設定(工程人員選項)。
溫度校正及補償的影像來推估溫度，其所推估的溫度並不準 ① 額頭定位失準：多半數系統只能回傳畫面中溫度最高點，
確，此外，由於不需要量測實際的溫度，一般熱影像儀內也 而不是額頭位置。 • 左右翻轉 : 溫度量測結果影像進行左右轉翻轉，以適應不
不具有自動溫度補償的設計，當環境溫度變化時，其所推估 ② 溫度失真：紅外線鏡頭易受環境影響，量測之體溫誤差 同觀看角度。
的溫度便會產生極大的誤差。 不穩定。 • 溫度色彩顯示模式 : 共有灰階、紫金、彩虹三種溫度映射
⑧ 紅外線熱像測溫儀 : 紅外線熱像測溫儀的主要功能為接收 ③ 距離限制：紅外線鏡頭量測體溫會因人與裝置之距離影 顏色可選擇。
物體輻射的能量，將其轉換為溫度，其感測器需經過全畫面 像，造成量測誤差。
各點嚴格的溫度校正，並要有隨著環境溫度變化自我調整的
能力，以維持量測溫度的準確性。 3.2 F12P8工區在實務溫度變化大的環境下作壓力測試，且針
對前述三個問題分別採取如下的方法作溫度軟體邏輯補正：
⑨ 自動溫度校正補償機制 : 由於熱像測溫儀為電子裝置，環
境溫度的變化對其影響非常大，自動溫度校正補償便是熱像 ① 額頭定位失準 : 利用機械學習演算法，動態在熱影像畫
測溫儀針對環境溫度的改變做的自我校調，以維持溫度量測 面中找出所有使用者之頭部位置後，進一步利用頭部大小
的準確，熱像測溫儀內部具有溫度感測器，當其感測到環境 比例推算出額頭位置。
溫度改變即會自動校正，確保量測的精準穩定。 ② 溫度失真 : 由於紅外線鏡頭易受環境之溫溼度影響，造成
量測之體溫誤差不穩定，本系統利用一個實體恆溫裝置，放
3. 研究方法 置於熱影像視線內，以此為參考點系統以此來動態評量人體
圖8、熱顯像系統GUI主版面
額頭溫度，並抵抗環境之溫溼度動態變化影響。
3.1 紅外線熱像測溫儀與醫療級之熱像儀主要差異何在？
③ 距離限制 : 紅外線鏡頭主要依針對熱輻射來計算體溫，所以 3.3 下列針對F12P8工區熱顯像系統安裝實測及應用的現場
紅外線熱像儀分為熱影像儀及熱影像測溫儀兩種，前者 會因人與裝置之距離造成量測誤差，而在本系統中結合機器自 照片作說明 : (如 圖9~13)(如 表1)
僅在乎影像對比是否清晰，後者則重視量測物體表面溫度是 我學習功能來計算人物距離，並依照距離進行溫度自動補正。
否精準，紅外線熱像測溫儀的研究發展及生產製造經驗，其
熱顯像系統整合AI機器學習之方法，動態同時對多人進
生產的儀器除了要確認其可長時間運轉之外，內部更需具有
行額頭位置作偵測，去解決額頭定位失準的問題，採用恆溫
的溫度自動校正補償設計，以維持儀器的精準，而目前市面
片進行輔助來克服溫度失真的問題，並且利用演算法計算來
上一些醫療級的熱像儀，多為紅外線熱影像儀，其感測器並
產生每一個待測人物之距離，並且依照距離來補正人體輻射
沒有做過精確溫度校正，而是將紅外線熱影像以類比或數位
因距離而散失所造成之誤差，進一步解決距離限制的問題，
的方式輸出，在電腦上進行軟體分析後，推估其溫度，因此
具體流程如 圖7所示 :
並不屬於真正的溫度量測系統。
工業級的溫度量測系統原本就是設計用作長期監控，對
專業術語解釋說明 : [3]
儀器的準確度及穩定性有最高標準的要求，而所謂醫療用途
① 熱型感測器 : 輻射熱測定器、焦電感測器 的熱像儀，多以醫療診斷為設計目的，較適合短時間使用，
② 熱檢作用(Bolometric effect) : 物體吸收熱輻射產生電阻改變。 此外，醫療等級的儀器大都放置在控制良好的環境中(如門
診室、檢驗室)，未考慮環境溫度對其的影響，當環境溫度
③ 熱電效應(Pyroelectriceffect) : 受熱時表面會產生電荷變化，
改變時，容易產生不準或當機等現象。
因為材料的電偶極矩(dipole moment)受溫度的影響，亦即熱
所以，一套穩定可靠的量測系統需設計於+-5℃的環境
能轉換為電能的特性。 圖9、F12P8工區熱顯像一對三通道系統(Version 1)
中使用，針對環境對其影響需具有自動校正的功能設計，適
④ 光電效應 : 將輻射能量直接轉換成電子訊號 類別：熱型感 合使用在工區的鋼棚環境、環境溫度變化較大(如新建廠工
測器、光子感測器。 地防疫管制區域)的條件下可做長時間體溫不間斷的連續自 圖7、AI熱顯像系統流程圖

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