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红外测温会伤害眼睛吗?复工防疫筛查如何选择红外测温设备? - 知乎

2020-03-19 20:04 162 查看

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网上有很多说法认为“红外测量体温,会导致眼部灼伤,视力下降,易引发白内障”,这个并非纯粹的谣言,有不对的地方,也有合理的地方,所以需要解释一下,先看两个小视频:

视频1:红外热成像测温实际效果https://www.zhihu.com/video/1215342461310140416 视频2:手持红外测温引发笑话https://www.zhihu.com/video/1215343512340123648

目前疫情防护期间,主要就是使用视频上所呈现的这两种测温方式,具体如下:

1、第1个视频是基于热成像的红外测温方式,原理是通过接收物体发射的红外线来检测的,它自己不会主动地去照射被测物体。所以自然不会损害眼睛,这可以和麦克风相对比,这种被动测量方式,不会对眼睛和耳朵造成任何伤害。

2、第2个视频是手持红外测温枪测温,其原理也是红外线测温,其发射的光线是用来定位的,起到帮助测量人员观察的作用。这种光线要看厂家的产品质量,若是普通激光确实要非常注意,不管哪种方式,都要避免它直接进入或者反射进入人眼。

红外光实际上是分子在其振动状态改变时辐射出的电磁波,波长通常在0.76微米到1000微米之间。一切温度高于绝对零度的物体都在不停地向周围空间发出红外辐射能量,这种辐射能量的大小及其波长的分布——与它的表面温度有着十分密切的关系。因此,通过对物体自身辐射的红外能量的测量,便能准确地测定它的表面温度,这就是红外辐射测温所依据的客观基础。

红外热像设备是一种成像测温装置,主要是利用目标与周围环境之间由于温度与发射率的差异所产生的热对比度不同,而显示红外辐射能量密度。红外热像设备主要包括光学系统、红外探测器、信号处理电路和温度补偿电路。光学系统汇集其视场内的目标红外辐射能量,视场的大小由测温仪的光学零件以及位置决定。红外能量聚焦在光电探测仪上并转变为相应的电信号。该信号经过放大器和信号处理电路按照仪器内部的算法和目标发射率校正后转变为被测目标的温度值。

红外热像设备测温的方式,不仅可实现快速体温筛查,进行远距离、大面积检测,降低交叉感染风险,还能实时预警体温异常情况并迅速定位到异常目标,在疫情期间有力保障了公共场所的疫情初期防范和疑似患者筛查。

但是非接触式红外测温方法也有一定的不足,非常容易受到外界环境的影响,例如不同的人体发射率、测量距离的远近、环境温度的高低都会对测量结果产生一定的影响,这严重影响了红外测温的高精度。为了满足人体对温度测量精度的要求,当前的红外热像仪测温的解决方法就是使用红外黑体校准器进行实时校准,黑体其实是一种理想化的辐射体,其吸收所有波长的能量,表面发射率认为是1,这种方法的弊端就是成本过高并且部署困难。

实际上,红外技术早就在军事工业领域获得了广泛应用,只是一直成本较高,而且测温范围特别是低温的能力稍差。但是随着材料技术和智能技术的进步,现在红外测温的范围通常是-50到3000摄氏度,基本覆盖了大部分工业需求。红外热成像设备测量人体温度的时候,实际上只需要30到45摄氏度,这个范围内必须提高精度到0.1摄氏度,防疫筛查需要控制在0.3摄氏度,这就需要对红外测温设备的各个模块进行算法升级来校准,特别是同时测量多人以及快速播报,又融入了人脸识别和语音合成等技术,技术要求更高,目前也只有人工智能公司拥有这种能力。

小结来看,基于热成像的红外测温方式没有任何危害眼睛的危险,精度相对也更高更稳定,但是一般是红外传感厂商和拥有人工智能技术的厂商来供应,当然基于热成像设备的红外线测温也可以做成手持式,只是成本也会更高。而普通便宜的家用手持式测温枪质量容易参差不齐,若发射光线可能会对眼睛造成一定的损害,所以尽量不要直视任何手持测温枪所发出的光线。

那么,怎么在防疫筛查过程中选择合适的红外测温设备呢?

主要是看用户的实际需求,如果只是家庭使用,那么选择手持测温枪就可以了,这种方式的优点是成本低,大概几百块钱,但是精度不高,需要人工读数,所以完成测量的时间较长,不适合人流密集的区域使用。但这也是当前应用最多的测温方式,比如封闭的小区,甚至一些写字楼、商场和地铁站点都是在用这种方式。

图1:用手持测温枪在小区门口的测温现场

商场、写字楼、地铁、车站、银行和政府机关等人流密度比较高的地方,若采用人工测温筛查的方式效率实在太低了,排队时间会很长更容易交叉感染,而且由于手持测温枪是一次性定点测量(一般是测腕部手温,容易受到环境影响),非常容易出错从而影响结果。所以这类地方一般推荐基于热成像设备的红外线测温方式。

当然,市场上有些厂商直接拿一个红外摄像机就来测温是不行的,红外传感器一般显示的是最高温度或者平均温度,而我们需要连续测量的是人体额温,而不是整个红外视角的温度,否则出现一个高温体(比如餐盒)或者人数较多就会误报,但是目前供货紧张,主要是供应红外热成像测温设备的厂商不多,因为需要大量AI算法才可以保证测量结果和精度,而且核心器件红外传感器的产能目前也是不足。具体怎么鉴别真伪也比较简单,看看厂商发的视频就很清楚,是不是可以同时检测多个人脸并显示出温度。

至于这种方式的测温精度如何,主要还是看红外传感器的参数,主要是NETD和分辨率, NETD常说成热灵敏度,正式俗语是噪声等效温差,用来描述红外热像仪可探测的最小温差值,NETD数值越小,表示灵敏度越高,NETD常用毫开式温标(mK)表示,70mK就相当于0.07摄氏度。NETD和分辨率是红外热像仪的基本参数,决定了测温精度和同时检测人数的上限,NETD国内外主要的红外传感器基本都小于100mK,而分辨率用的比较多的是160x120,基本能支持到10人同时检测,而3人以内的检测则用80x60的分辨率,还有更高的比如320或者640的分辨率,则可以支持更多人同时检测,只是成本相对也就更高。

除了上述的基本测温指标和利用人工智能技术实现的快速筛查功能,市面上主流的红外热成像设备还有个显著问题,就是常常需要工作人员盯着屏幕上的温度,这加重了执勤人员的工作负荷也容易出错,如何进行有效的信息播报和记录也是非常重要的,市面上也有一些产品已经具有了这些功能。

图2:用AI数字人测温设备在写字楼的测温现场

所以,对于商场、写字楼、地铁、车站、银行和政府机关这类机构,既需要快速准确筛查密集人流,也需要减轻工作人员强度,必要时还需要一定的展示形象,并且为疫情结束之后的设备复用做好准备,建议选择一款具有语音播报甚至数字人功能的AI红外测温设备。若只是家庭使用或者临时使用,则可以考虑选择一款便宜的医用红外测温计,最好是测量耳温的那种医用设备,因为医疗测量人体体温和筛查不一样,世卫组织推荐测量主要是耳温、肛温、腋温和口温,其中肛温和耳温最接近人体中心温度,额温容易受到环境影响并不推荐。但是防疫筛查要求速度一般都用额温的方式,由于红外热成像测量额温是连续区域测量方式,所以这个精度实际上比当前用额温枪一次定点测量腕温的方式要更加精确。

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