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抗疫“神器”!紅外測溫技術如何實現體溫篩查?

發布時間:2020/2/27 4:41:22 來源: 中國知識產權報

新冠肺炎疫情發生后,紅外體溫檢測儀被工信部納入疫情防控重要物資,電子信息司組織大立科技等三家紅外熱成像企業向湖北提供測溫儀;與此同時,海康威視等企業的紅外測溫產品積極馳援武漢,百度、曠視科技、澎思科技等科技企業也加入到AI測溫儀的研發和生產之中。本文將從專利的角度,梳理和分析紅外測溫儀的專利申請趨勢,以及不同類型紅外測溫儀的特點,以期為疫情防控提供參考。



  筆者通過商業數據庫進行專利檢索發現,截至2020年2月9日,國內涉及紅外體溫檢測的專利申請共計717件。關于紅外體溫檢測的年專利申請量變化主要分為三個階段:第一階段是2009年之前,該領域的年專利申請量較少,這一時期的體溫測量主要利用耳溫槍和額溫槍來完成,其中2003年至2004年申請量有所增加主要是由防控SARS推動的應用需求;第二階段是2009年至2012年,伴隨著我國紅外測溫技術的成熟,大批國內企業進入紅外耳溫槍和額溫測量技術領域;第三階段是2013年至2019年,隨著數字技術和可穿戴設備的興起,基于紅外測溫技術的健康管理設備和公共場所體溫異常檢測受到重視。



  紅外測溫儀包括手持式紅外體溫檢測槍、全自動紅外體溫檢測儀以及與人工智能相結合的紅外體溫檢測系統,以下將分別分析在我國申請的紅外測溫儀器相關專利。



  手持式紅外體溫檢測槍主要分為耳溫式和額溫式。最早出現的是鼓膜體溫計,也就是耳溫式的,通過外導波管將主要由耳鼓膜發射的紅外輻射性能發送到熱電堆等熱探測器,將紅外輻射能轉換為電能后進行電信號處理得到人體溫度信號。1994年,美國溫度掃描股份有限公司就在我國提出了此類專利申請(公開號:CN1135167A)。但耳溫槍檢測要塞入耳內,一方面會造成被檢測者不舒服,另一方面也存在不衛生、不安全的隱患,特別是當患者患有傳染疾病時,容易造成交叉傳染。于是,基于前額溫度的發明專利申請被提出。例如在2002年,張振昌提出一種可在前額進行偵測的紅外線溫度計(公開號CN2577265Y)。



  為了兼顧耳溫槍的準確性和額溫槍的舒適性、安全性,以適應家庭、醫院和檢疫場景,同時具有耳溫和額頭溫功能的體溫槍專利申請被提出。泰博科技股份有限公司公開了一種耳溫及額溫測量裝置(公開號:CN2575633Y),借助一收集蓋加裝于傳統的紅外線耳溫槍,使其還適用于測量額頭的熱輻射,分別針對耳朵和額頭的兩種測溫模式可以根據實際需求進行切換。



  目前市面上常用的手持紅外體溫檢測槍是以額溫式體溫槍為主。在這次疫情中,手持式紅外體溫槍因其便攜、檢測速度快而被廣泛應用于醫院、車站、機場、社區、家庭等,成為鑒別是否發熱的“好幫手”。



  全自動紅外體溫檢測儀首先是利用普通攝像機識別并鎖定人臉,然后通過紅外測溫儀采集紅外數據,并計算出人體溫度。全自動紅外體溫檢測儀具有能夠避免交叉感染,適應大流量人群同時檢測的優點,被廣泛應用于海關、機場、車站和碼頭等場合。例如英華達(上海)科技有限公司發明了一種自適應體溫監控方法及系統(公開號CN108344525A),通過圖像采集設備采集監控對象的臉部姿態,據此確定監控對心的可用測溫區域,調整紅外測溫儀與監控對象之間的距離并進行測溫,從而得到體溫數據。高德紅外也提出了自己的紅外體溫檢測方案(公開號:CN110411570A):基于可見光圖像中的鼠標點,利用人體檢測算法和人臉檢測算法,判斷鼠標點是否在人體范圍的臉部區域,如果鼠標點在人體范圍的臉部區域,則計算出可見光圖像中的鼠標點對應的人體和人臉輪廓區域在紅外圖像中對應的人體和人臉輪廓區域,并計算出紅外圖像中人臉輪廓區域上半部分的最高溫作為額頭溫度,然后推算出體內溫度,在超過一定的閾值后進行報警、跟蹤。



  全自動紅外檢測儀雖然能夠識別大流量人群的體溫檢測,但需監控人員從監控儀紅外圖像中判斷體溫異常對象,并在人群中發現和截留對應人員,存在辨別困難、處置時間長等問題。為解決這些問題,人工智能(AI)紅外體溫檢測系統應運而生。深圳華盛昌機械實業有限公司發明了一種疫情排查方法(公開號:CN107591207A):啟動人臉圖像采集,并通過取景框校準人臉圖像,當取景框中的人臉圖像滿足預設采集標準時,發送測溫指令進行人體溫度檢測;此外,觸發人臉照片拍攝,并將檢測到的人體溫度嵌入到拍攝的人臉照片上;再將嵌有人體溫度信息的人臉照片,或者嵌有啟動人臉圖像采集的拍攝者信息與人體溫度信息的人臉照片上傳至服務器。通過上述方法能夠在安檢時快速有效地進行體溫檢測,并且檢測結果后期可溯源。而為了便于對發熱人員身份進行追蹤,深圳云天勵飛技術有限公司還發明了一種人體健康檢測系統(公開號:WO2020024553A1):用人臉檢測模塊檢測待檢區域內被檢測者的人臉圖像,并用特征提取模塊和身份確認模塊確認被檢測者的身份信息;用溫度感應模塊檢測被檢測者的人臉溫度,然后判斷人臉溫度是否超出正常體溫范圍,并在人臉溫度超出正常體溫范圍時,觸發被檢測者的身份信息對應的信息異常反饋,從而及時通知相關人員,以使異常的被檢測者能及時得到醫治。在這次疫情防控中,全自動紅外體溫檢測儀和AI紅外體溫檢測系統在火車站、機場、醫院等場所發揮了重要作用。



  紅外測溫儀的發展趨勢是根據不同的應用場景來選擇優化配置相應的設備,以實現不同人流情況下的體溫篩查,進而降低體溫檢測和可疑人員篩查的成本。然而,目前我國紅外測溫設備技術還存在以下不足:在耳溫和額溫等傳統手持體溫檢測領域起步較晚,投入和重視不夠,電商平臺上的銷量也顯示出國外品牌的手持式紅外測溫儀占據了相當大的市場份額,而國內品牌相對較少。而在全自動或AI紅外體溫檢測儀領域,高德紅外、大立科技、海康威視等安防企業的防疫類產品相較而言并不算豐富,因其紅外熱成像檢測產品更多的是應用于國防、工業等領域,在疫情突發的情況下,紅外體溫檢測儀的產量、性能都面臨很大的考驗。



  對此,筆者建議相關企業和研發主體針對紅外體溫檢測技術短板加強研發,并差異化地生產相關產品。例如在新冠肺炎社區傳播階段,具有紅外測溫功能的門禁、考勤機可能是需求重點。另外,研發具有軍事/人體測溫、工業/人體測溫等多功能的紅外熱成像儀,或者經過簡單改造即可用于應急體溫篩查的檢測儀器可能具有積極意義。筆者認為,只有提升紅外體溫測量技術,滿足家庭、醫院用途,發展多用途大型紅外測溫儀,才能使得紅外測溫產品能夠好地服務于國家需求,并具有更強的市場競爭力。(國家知識產權局專利局專利審查協作湖北中心 劉田 殷其亮)



  (本文僅代表作者個人觀點)




(編輯:汪誠)

  (中國知識產權報獨家稿件,未經授權不得轉載。)


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