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基于树莓派和Python的人体随动测温系统的设计

更新时间：2019-12-25 08:56:33 大小：1M 上传用户：songhuahua查看TA发布的资源 标签：python人体随动测温系统温度传感器 下载积分：1分 评价赚积分 （如何评价?） 打赏 收藏 评论(0) 举报

资料介绍

为了实现可以实时跟踪人体并测量体温的功能,利用嵌入式、图像处理、温度传感器距离补偿等技术,基于树莓派在Python语言环境下使用第三方库OpenCV设计了一种人体随动测温系统。系统首先通过摄像头获得图像,然后提取人体的Gabor特征,两轴云台可以保持摄像头对人体的跟踪;同时,通过集成在摄像头上的温度传感器实时获取人体的温度。实验结果表明,本系统能够很好地对人体进行识别、跟踪以及测温,具有推广价值。


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农业装备与车辆工程  
AGRICULTURAL EQUIPMENT & VEHICLE ENGINEERING  
第 56 卷 第 10 期  
Vol. 56 No. 10  
2018 年 10 月  
October 2018  
doi:10.3969/j.issn.1673-3142.2018.10.016  
基于树莓派和 Python 的人体随动测温系统的设计  
周柱， 孙娇娜  
（200093 上海市 上海理工大学 机械工程学院）  
[ 摘要 ] 为了实现可以实时跟踪人体并测量体温的功能，利用嵌入式、图像处理、温度传感器距离补偿等  
技术，基于树莓派在 Python 语言环境下使用第三方库 OpenCV 设计了一种人体随动测温系统。系统首先  
通过摄像头获得图像，然后提取人体的 Gabor 特征，两轴云台可以保持摄像头对人体的跟踪；同时，通过  
集成在摄像头上的温度传感器实时获取人体的温度。实验结果表明，本系统能够很好地对人体进行识别、  
跟踪以及测温，具有推广价值。  
[ 关键词 ] 树莓派；OpenCV；摄像头；温度传感器  
[ 中图分类号 ] TP391.4  
[ 文献标识码 ] A  
[ 文章编号 ] 1673-3142(2018)10-0061-05  
Design of Body Temperature Measurement Servo System Based on Python and Raspberry Pi  
Zhou Zhu, Sun Jiaona  
（School of Mechanical Engineering, Shanghai University of Science and Technology, Shanghai 200093, China）  
[Abstract] Based on Python, OpenCV and Raspberry Pi, this paper developed a body temperature measurement servo system with  
embedded development, image processing and distance compensation of temperature sensors, which could realize the function  
of real-time body following and temperature measurement. The system could get image by camera, detect body of video stream  
by using Haar classifier, and the two-axis servo system could keep track of moving body; body temperature could be received by  
temperature sensor on the camera. The experimental results show that the system can detect and track moving body and measure  
body temperature very well, which has the value of popularization.  
[Key words] Raspberry Pi; OpenCV; camera; temperature sensor  
本文设计出一种基于树莓派的能够实时跟踪  
并监测人体温度的控制系统。该系统综合使用机  
器视觉、图像处理、温度传感器距离补偿等技术，  
能够迅速识别人体并对其跟踪，再进行测温，这  
样在不影响人活动的情况下获取人体温度，大大  
提高了效率。  
0 引言  
随着社会智能自动化程度的提高，对实时测  
量人体温度的要求也变得越来越高，而人体识别  
是对现阶段越来越热门的图像处理技术的应用[1]，  
所以在视频监控下利用人体识别技术快速有效地  
捕捉识别人体并获取其温度，对于如安检、医疗、  
智能家居、人机交互等领域都有着重要意义。  
随着人们对自身安全和健康的要求越来越高，  
传统的测温方法的缺点不断显露。在“非典”时  
期出现的红外人体测温仪虽然可以获得人体温度，  
但是该系统精确性差，不便于维护；后来出现的  
门框式红外人体测温仪虽然提高了测量精度，但  
是在测量时需要被测人员保持较长静止时间，对  
被测人员的活动自由有较大的限制，容易引起被  
测人员的反感；而目前比较流行的手持式便携测  
温器虽然小巧方便，但是操作过程麻烦，无法快  
速读取人体温度，而且需要有人手持进行操作。  
1 系统总体设计方案  
根据所要实现的功能，本系统由控制器、人  
体识别跟踪模块和温度检测模块 3 个部分组成，  
系统的原理框架见图 1。  
系统工作原理：人体识别跟踪模块会将所测  
得的信号发送给控制器树莓派，确定被测人体在  
摄像头拍摄图像中的位置，当检测到人体出现时，  
树莓派对云台进行控制，从而使摄像头对人体进  
行实时跟踪，并且温度检测模块实时检测并记录  
人体的温度。当人离开之后，树莓派会控制云台  
返回到初始设定的位置，并且使人体温度检测模  
块进入休眠状态。  
收稿日期 : 2017-11-19  
修回日期 : 2017-11-29  
62  
农业装备与车辆工程  
2018 年  
2.2 人体识别跟踪模块  
视频信号处理端  
一个 USB 摄像头作为该模块视频信号的  
来源，该摄像头采用了一个 1/5 英寸感光片的  
CMOS 图像传感器，电力功耗为 USB 5V，最大像  
素 1 200 万，具有安装简单方便、灵敏度高等优  
点。模块中的两个型号为 4409MG 的舵机组成了  
云台，支持水平和垂直方向两个自由度的控制，  
通过 USB 接口将 TOROBOT USB32 路舵机控制板  
连接到树莓派上，从而控制舵机的工作，控制水  
平方向运动的舵机连接到舵机控制板的S1引脚，  
控制垂直方向运动的舵机，连接到舵机控制板的  
S2 引脚。摄像头则通过舵盘与舵机连接固定，  
由舵机控制其转动，模块整体如图 3 所示。  
舵机  
云台  
实时图像  
采集  
控制板  
摄像机  
树梅派  
运动目标  
标定  
运动目标  
显示  
速度补偿  
红外测温  
传感器  
超声测距  
传感器  
输出和存储  
被检测目标  
温度信号处理端  
图 1 人体随动测温系统整体框图  
Fig.1 Flowchart of body temperature  
measurement servo system  
2 系统硬件设计  
2.1 控制器  
树莓派的硬件平台如图 2 所示，本文中的控  
制器使用树莓派3即Raspberry Pi 3作为嵌入式平台。  
图 3 人体识别跟踪模块整体图  
Fig.3 Body temperature measurement servo system  
2.3 温度检测模块  
红外温度传感器选用的是 Melexis 公司的  
MLX90615，具有体积小、成本低、易集成等优  
点，该传感器测量温度范围为 -40～115℃，在  
0～50℃的范围内可获得 0.5℃的测量精度，分辨  
率 0.02℃，工作电压 3～5 V，工作电流 5 mA，内  
置发射率为 1，适合用于本测温系统。温度传感  
器放置在摄像头的上部，以实时测得人体温度。  
温度传感器的电路图如图 4 所示，通过 IO 口与树  
莓派的引脚连接。因为距离系数会对红外传感器  
的测量精度造成比较大的影响，所以需要对测量  
的结果进行距离补偿 [4]。在温度传感器旁安装一  
图 2 树莓派硬件平台的搭建  
Fig.2 Platform building of Raspberry Pi  
树莓派是一款开源的简易型单板机，由英  
国的树莓派基金会开发 [2]，它的体积仅信用卡大  
小，廉价，但具有计算机主机所有的基本功能，  
并提供多种接口，可以实现强大的功能 [3]。树  
莓派的操作系统为 Linux，基于此搭建 Python 和  
OpenCV 的软件环境并通过串口来实现系统的功  
能。本文选取的 Raspberry Pi 3 Model B 是目前性  
能最高的版本，其性能参数如表 1 所示。  
表 1 树莓派（Raspberry Pi） 3 Model B 性能参数表  
Tab.1 Performance parameters of Raspberry Pi 3 Model B  
参数名称  
SOC  
参数值  
Broadcom BCM2837  
CPU  
ARM Cortex-A53 1.2GHz 64-bit quad-core ARMv8 CPU  
Broadcom VideoCrore IV，OpenGL ES 2.0  
1GB (LPDDR2)  
GPU  
内存  
USB  
USB2.0x4  
图 4 MLX90615 红外温度传感器原理图  
总体尺寸 /mm  
85× 56× 17  
Fig.4 Schematic of MLX90615 temperature sensor  

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