體表溫度可以反映出人體的健康狀況，因此需要對人體的體表進行溫度測量。目前測量人體溫度的設備為水銀溫度計，熱電偶溫度計，紅外額溫槍和紅外熱像儀。前(qian)三個(ge)設備可(ke)(ke)在0.05°C的(de)(de)溫度范圍(wei)內進行精確的(de)(de)溫度測(ce)(ce)量(liang)，但(dan)(dan)測(ce)(ce)量(liang)效率太低。后(hou)一種設備的(de)(de)測(ce)(ce)量(liang)效率很高(gao)，但(dan)(dan)是測(ce)(ce)量(liang)精度還有待(dai)提(ti)高(gao)。研究表明，紅外熱像儀(yi)從人眼的(de)(de)測(ce)(ce)量(liang)結(jie)果與腋窩溫度的(de)(de)測(ce)(ce)量(liang)值高(gao)度相關，可(ke)(ke)以看作(zuo)是人體核心(xin)溫度的(de)(de)估計值。如果能夠充(chong)分提(ti)高(gao)測(ce)(ce)量(liang)精度，紅外熱像儀(yi)將在許(xu)多領域具有更(geng)加(jia)廣(guang)闊(kuo)的(de)(de)應用前(qian)景。

圖為紅外熱像儀

近(jin)幾(ji)十年(nian)來，大(da)多(duo)數科學家研究并發展(zhan)了紅(hong)外熱像(xiang)(xiang)儀(yi)。由于其高(gao)性(xing)能，無接觸(chu)測(ce)試，無損檢測(ce)，測(ce)量范圍(wei)廣，功耗低，分辨率(lv)高(gao)，響(xiang)應速度(du)(du)(du)快(kuai)和(he)成本低的特點，它已廣泛用(yong)于軍事和(he)民用(yong)領域，包括(kuo)電氣工程、醫學、建(jian)筑、制造和(he)道路交通流量監控。未冷(leng)卻的紅(hong)外熱像(xiang)(xiang)儀(yi)已經發展(zhan)到一定的靈敏(min)度(du)(du)(du)和(he)分辨率(lv)，但其測(ce)量精度(du)(du)(du)受許多(duo)因素的影響(xiang)，例如被測(ce)物體的發射(she)率(lv)，環境溫度(du)(du)(du)，被測(ce)物體與成像(xiang)(xiang)器之間(jian)的距離(li)，大(da)氣溫度(du)(du)(du)以及大(da)氣的透(tou)射(she)率(lv)。

之前的研究中嘗試了各種方法來提高紅外熱像儀的測量精度。但在大多數情況下都僅限于實驗室條件，而不是類似進入人體測溫領域的應用。為(wei)了找到一種成(cheng)(cheng)功的方法來減少紅外熱成(cheng)(cheng)像測(ce)量(liang)人眼溫(wen)度的誤差(cha)，重(zhong)點是探究環境溫(wen)度和測(ce)量(liang)距離的影響(xiang)。

圖為紅外熱像儀下的人(ren)臉(lian)溫度分布

為了(le)(le)確(que)定測(ce)(ce)量(liang)距離(li)和環(huan)境(jing)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)對紅外熱像儀測(ce)(ce)量(liang)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)的(de)影(ying)響(xiang)，研究者(zhe)進行(xing)了(le)(le)一些實(shi)(shi)驗(yan)(yan)。這些實(shi)(shi)驗(yan)(yan)表明(ming)，測(ce)(ce)量(liang)距離(li)和環(huan)境(jing)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)對測(ce)(ce)量(liang)精度(du)(du)具有(you)很強的(de)線性影(ying)響(xiang)。并且根據測(ce)(ce)得的(de)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)，建立了(le)(le)一個經(jing)驗(yan)(yan)模(mo)型(xing)。首先，將(jiang)前額溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)用作中(zhong)間變量(liang)，以獲得人(ren)眼(yan)的(de)實(shi)(shi)際(ji)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)。然后(hou)(hou)，分別分析了(le)(le)環(huan)境(jing)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)和測(ce)(ce)量(liang)距離(li)對溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)測(ce)(ce)量(liang)的(de)影(ying)響(xiang)。最后(hou)(hou)，建立一個經(jing)驗(yan)(yan)模(mo)型(xing)，將(jiang)實(shi)(shi)際(ji)的(de)眼(yan)睛溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)與(yu)測(ce)(ce)得的(de)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)，環(huan)境(jing)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)和測(ce)(ce)量(liang)距離(li)相關聯。研究者(zhe)獲得了(le)(le)將(jiang)測(ce)(ce)得的(de)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)校(xiao)準到人(ren)眼(yan)實(shi)(shi)際(ji)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)的(de)經(jing)驗(yan)(yan)公式(shi)。為了(le)(le)驗(yan)(yan)證(zheng)公式(shi)，在不同距離(li)測(ce)(ce)試(shi)了(le)(le)三種(zhong)不同的(de)環(huan)境(jing)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)，可(ke)大(da)大(da)減少測(ce)(ce)量(liang)誤差。實(shi)(shi)驗(yan)(yan)證(zheng)明(ming)該公式(shi)是有(you)效的(de)，通常在已知測(ce)(ce)量(liang)距離(li)和環(huan)境(jing)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)的(de)條(tiao)件下，該模(mo)型(xing)可(ke)以大(da)大(da)提高測(ce)(ce)量(liang)精度(du)(du)。

參考資料：

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.