一种基于热成像的测温无人机的制作方法

[0001]
本实用新型涉及体温检测设备领域，特别涉及一种基于热成像的测温无人机。


背景技术：

[0002]
检测体温是目前新冠肺炎疫情中的防控手段，在疫情期间要求人与人之间需要间隔安全距离，而在小区、学校等门口通常会设置有体温检测人员，作为常接触陌生人的岗位，感染病毒的概率较高，故提出了通过无人机进行体温检测的自动化测温设备。
[0003]
但是在现有的通过无人机进行体温检测的自动化测温设备中，通常是通过用户手动遥控控制无人机进行体温检测的,自动化程度较低。


技术实现要素：

[0004]
为了克服目前基于热成像的测温无人机中使自动化程度较低的问题，本实用新型提供一种基于热成像的测温无人机。
[0005]
本实用新型为解决上述技术问题，提供一技术方案如下：一种基于热成像的测温无人机，包括：无人机，用于作为移动载体；人群感知模块，定位于所述无人机上，并外露于所述无人机，包括红外探测器，用于探测人体产生的热辐射以感知人群，并控制无人机移动；热成像测温模块，定位于所述无人机上，并外露于所述无人机，包括红外热成像探测仪，用于对人群进行批量化测温，并将温度反馈至外部设备；距离控制模块，定位于无人机上，包括红外距离传感器，用于控制所述无人机保持与人的安全距离；避障模块，定位于无人机上，包括超声波测距仪，用于无人机移动避障。
[0006]
优选地，所述无人机底部延伸有一圆柱，所述红外距离传感器周向均匀设置于所述圆柱的外周侧。
[0007]
优选地，所述无人机外周侧还设有一围栏，所述围栏围合所述无人机边缘；所述超声波测距仪均匀设置于所述围栏上。
[0008]
优选地，包括太阳能板，所述太阳能板定位于所述无人机上，所述太阳能板与所述无人机电连接。
[0009]
优选地，所述太阳能板包括水平板和至少两个侧板，所述至少两个侧板设于所述水平板外周侧；所述至少两个侧板与所述水平板转动连接，所述侧板可相对于所述水平板翻折预设角度。
[0010]
优选地，所述太阳能板靠近无人机一侧延伸有一球体，所述无人机上设有一凹槽，所述球体可卡接于所述凹槽内。
[0011]
优选地，还包括人脸识别模块，定位于所述无人机上，并外露于所述无人机，所述人脸识别模块与所述热成像测温模块电连接，所述人脸识别模块包括第一摄像头及信号发生器，用于获取体温异常的用户对应的脸部特征，并发送至外部设备。
[0012]
优选地，还包括轨迹预测模块，定位于所述无人机上，包括第二摄像头，用于实时获取无人机飞行场景以预测人群的移动方向，并控制无人机移动。
[0013]
与现有技术相比，本实用新型提供的基于热成像的测温无人机具有以下优点：
[0014]
1、通过设置无人机搭载人群感知模块感知人群，热成像模块对人群进行群体测温，距离控制模块精确保持人与无人机之间的适当距离，避障模块避免无人机移动时的碰撞事故，使得所述无人机可从感知人群到测温过程中的自动工作，无需操作人员操作无人机即可完成测温，提高了测温的自动化水平。同时，通过所述距离控制模块，控制无人机与人的安全距离，既能精准控制测温距离又能避免伤人，实现了对无人机测温的自动控制，而不需要用户进行手动操作控制无人机接近人群测温，避免了无人机在人为操作下距离控制较差带来的测温不准确(距离较远)以及误伤人群(距离较近)的问题。
[0015]
2、通过无人机底部延伸有一圆柱，所述红外距离传感器周向均匀设置于所述圆柱的外周侧，通过周向设置的多个红外距离传感器，使得所述距离控制模块可检测距离无人机的360度周向范围内的物体距离，以使所述无人机可检测在多个方向上的用户，以在多个方向上保持与用户的距离，而无需无人机进行自转调整，同时也方便了无人机在同一运行状态下同时检测来自多个方向的用户，进一步提高了距离检测的准确性，也提高了与用户之间的安全距离，提高测温安全性。
[0016]
3、所述围栏可相对于无人机实现弹性移动，使得当所述无人机意外碰撞外部物体时，通过所述围栏形成缓冲作用，降低碰撞带来的伤害。同时，在所述围栏上设置所述超声波测距仪，使得所述超声波测距仪位于所述无人机的最外侧位置检测外部物体，减少了测量误差，也使得所述无人机可在任意方向上检测外部物体与无人机的距离，提高无人机的移动安全性。
[0017]
4、通过设置所述太阳能板，所述太阳能板定位于所述无人机顶部，用于吸收太阳能，使得所述无人机在工作时可通过所述太阳能板吸收太阳能以增加电池续航，延长工作时间。
[0018]
5、通过将所述太阳能板设置为水平板和至少两个侧板，多个所述侧板与所述水平板转动连接，所述侧板可相对于所述水平板翻折预设角度，以使所述无人机可在多个角度下与太阳光接收充分，提高太阳能的吸收效率，适应了白天中多个时段的太阳能充电工作，提高充电效率，进一步增加无人机的续航能力。
[0019]
6、通过所述太阳能板靠近无人机一侧延伸有一球体，所述无人机上设有一凹槽，所述球体可卡接于所述凹槽内，使得所述水平板与所述无人机实现可拆卸连接，用户可根据需要对所述太阳能板进行拆装，在阳光不充足时可以便捷拆卸所述太阳能板，减少无人机的负重。同时，通过所述球体卡接于所述凹槽内，使得所述水平板可调节相对于所述无人机的角度，进一步提高太阳能的吸收效率。
[0020]
7、通过设置所述人脸识别模块，使得所述无人机可自动检测体温异常用户的用户信息并发送给测温人员，方便了测温人员的工作，提高工作效率。
[0021]
8、通过设置所述轨迹预测模块，其包括第二摄像头，用于实时获取无人机飞行场景以预测人群的移动方向，并控制无人机移动，使得所述无人机可通过识别当前人群的动作信息来预测人群的移动方向及移动轨迹，以驱动所述无人机提前移动至预测的轨迹上对用户进行测温工作，进一步提高无人机测温设备的自动化水平。
附图说明
[0022]
图1是本实用新型第一实施例所提供的基于热成像的测温无人机的模块图。
[0023]
图2是本实用新型第一实施例所提供的基于热成像的测温无人机的结构示意图。
[0024]
附图标记说明：
[0025]
1-基于热成像的测温无人机，
[0026]
11-无人机，111-凹槽，112-圆柱，113-围栏，12-人群感知模块，13-热成像测温模块，14-距离控制模块，15-避障模块，
[0027]
16-太阳能板，161-水平板，162-侧板，1611-球体，
[0028]
17-人脸识别模块，18-轨迹预测模块，19-目标追踪模块。
具体实施方式
[0029]
下面结合附图，对本实用新型的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本实用新型的保护范围并不受具体实施方式的限制。
[0030]
请结合图1和图2，本实用新型第一实施例提供一种基于热成像的测温无人机1，包括：无人机11，用于作为移动载体；人群感知模块12，定位于所述无人机11上，并外露于所述无人机11，包括红外探测器，用于探测人体产生的热辐射以感知人群，并控制无人机移动；热成像测温模块13，定位于所述无人机11上，并外露于所述无人机11，包括红外热成像探测仪，用于对人群进行批量化测温，并将温度反馈至外部设备；距离控制模块14，定位于无人机11上，包括红外距离传感器，用于控制所述无人机保持与人的安全距离，避障模块15，定位于无人机上，包括超声波测距仪，用于无人机11移动避障。
[0031]
可以理解，所述人群感知模块12可基于所述红外探测器探测人体产生的热辐射以感知人群所在，在感知到人群后控制所述无人机11前往靠近人群以进行测温。所述热成像测温模块13为红外热成像探测仪，该模块利用红外热成像系统，采集进入被监控区域内人群的动态红外特性信息，进行分析测量人体有效部位温度。
[0032]
可以理解，所述距离控制模块14包括所述红外距离传感器，并通过设置一虚拟力场算法(virtual force field)，控制无人机11与人的安全距离，既能精准控制测温距离又能避免伤人，实现了对无人机11测温的自动控制，而不需要用户进行手动操作控制无人机11接近人群测温，避免了无人机11在人为操作下距离控制较差带来的测温不准确(距离较远)以及误伤人群(距离较近)的问题
[0033]
可以理解，所述避障模块15包括所述超声波测距仪，其采用超声波技术使得无人机11智能避开障碍物，防止无人机11碰撞事故。具体地，所述超声波测距仪上电后该模块等待触发信号，当触发管脚tirg接收到一个10μs触发脉冲后，内部自动发出10个40khz周期电平，并检测回波信号的时间长短，通过定时器输出对应的ttl电平的pwm脉宽电平，根据物体的距离，输出管脚echo输出一个对应比例的脉冲的宽度。
[0034]
请继续参阅图1，所述基于热成像的测温无人机1还包括人脸识别模块17，定位于所述无人机11上，并外露于所述无人机11，包括第一摄像头及信号发生器，所述第一摄像头用于获取体温异常的用户对应的脸部特征，并发送至外部设备。
[0035]
可以理解，所述人脸识别模块17通过所述热成像测温模块13检测到体温异常的用户时，通过第一摄像头获取该体温异常的用户，同时记录下当前发热人员的红外温度图像
和可见光图像，并通过人脸识别算法提取脸部特征并识别出对应的人员信息，并基于所述信号发生器发送至测温人员的接收设备(如手机、电脑)上，使得所述测温人员只需要监控有无体温异常的用户，方便了测温人员的工作，提高工作效率。
[0036]
请继续参阅图1，所述基于热成像的测温无人机1还包括轨迹预测模块18，定位于所述无人机11上，包括第二摄像头，用于实时获取无人机飞行场景以预测人群的移动方向，并控制无人机移动。
[0037]
可以理解，所述第二摄像头获取当前场景下人群的人体运动信息，并基于一轨迹预测算法，先通过所述第二摄像头收集到的运动人体信息进行人体运动sift(scale-invariant feature transform)特征提取轮廓预处理算法以抽取人群sift特征图，再基于下肢运动预测人体轨迹算法，使得无人机11提前飞到人体要运动的路线前进行人脸识别和测温。
[0038]
具体地，所述下肢运动预测人体轨迹算法利用几何方法定位上肢和躯干各关节的中心。关节中心分别为脊柱的起点(a1)、胸锁关节(a2)、肩关节(a3)、肘关节(a4)、腕关节(a5)。各关节在各自由度上的角位移分别由刚体绕其对应独立坐标系的x、y及z轴的转动角位移通过公式(1)、(2)、(3)确定。
[0039][0040][0041][0042]
经过上述转换，可将上肢伸展过程中，由将图像采集的坐标纵向数据转化为上肢关节和躯干在11个自由度上的角位移纵向数据，并拟合预测方程形式如式所示：
[0043]
y(t)＝at
n
+bt
n-1
+
…
+kt+l
[0044]
其中n为方程的最高次数，在上肢伸展过程中，上肢各自由度的伸展轨迹的预测方程次数不同；a，b，...，l为常数项，随及达到工作空间的位置不同而变化，从而预测运动轨迹。
[0045]
请继续参阅图1，所述基于热成像的测温无人机1还包括目标追踪模块19，定位于无人机11上，所述目标追踪模块19与热成像测温模块13电连接，当所述热成像测温模块13检测到温度异常的用户时，锁定目标用户，控制所述无人机11追踪目标用户，防止目标用户逃跑，并对目标用户进行再次测温。
[0046]
可以理解，在本实施例中，所述人群感知模块12、热成像测温模块13、距离控制模块14、避障模块15、人脸识别模块17、轨迹预测模块18及目标追踪模块19之间的数据传输及控制无人机11的方式均可通过一处理器和存储器实现，也即上述多个模块之间通过探测数据、上传数据、生成控制命令等均通过处理器执行并通过存储器存储，在此不再赘述。
[0047]
可选地，作为一种实施例，所述基于热成像的测温无人机1还包括定时器(图未示)及轨迹存储器，所述定时器包括一时钟，所述定时器记录有多个时间节点，当所述时钟到达预定的时间节点时，控制所述无人机11按照轨迹存储器中存储的预设轨道移动，例如，在学校场景下，到达放学时间或上课时间时，所述时钟达到时间节点，控制所述无人机11前往学校门口或者教室门口进行测温工作，进一步提高了无人机测温设备的自动化水平。
[0048]
请参阅图2，所述基于热成像的测温无人机1还包括太阳能板16，所述太阳能板16定位于所述无人机11上，所述太阳能板16与所述无人机11电连接。具体地，所述太阳能板16定位于所述无人机11顶部，用于吸收太阳能，使得所述无人机11在工作时可通过所述太阳能板16吸收太阳能以增加电池续航，延长工作时间。
[0049]
可选地，请继续参阅图2，作为一种实施例，所述太阳能板16包括水平板161和至少两个侧板162，所述至少两个侧板162设于所述水平板161外周侧，所述至少两个侧板162与所述水平板161转动连接，所述侧板162可相对于所述水平板161翻折预设角度。具体地，在本实施例中，所述水平板161为方形结构，多个所述侧板162设于所述水平板161外边缘并与所述水平板161转动连接，使得多个所述侧板162可调节相对于所述水平板161的角度，以使所述无人机11可在多个角度下与太阳光接收充分，提高太阳能的吸收效率，适应了白天中多个时段的太阳能充电工作，提高充电效率，进一步增加无人机11的续航能力。例如，在本实施例中，所述侧板162的数量为四个，分布于所述水平板161的四条边上。
[0050]
可选地，作为又一种实施例，所述水平板161靠近无人机11一端延伸有一球体1611，所述无人机11上设有一凹槽111，所述球体1611可卡接于所述凹槽111内，使得所述水平板161与所述无人机11实现可拆卸连接，用户可根据需要对所述太阳能板16进行拆装，在阳光不充足时可以便捷拆卸所述太阳能板16，减少无人机11的负重。同时，通过所述球体1611卡接于所述凹槽111内，使得所述水平板161可调节相对于所述无人机11的角度，进一步提高太阳能的吸收效率。
[0051]
请继续参阅图2，所述无人机11底部延伸有一圆柱112，所述距离控制模块14的红外距离传感器周向均匀设置于所述圆柱112的外周侧，通过周向设置的多个红外距离传感器，使得所述距离控制模块可检测距离无人机11的360度周向范围内的物体距离，以使所述无人机11可检测在多个方向上的用户，以在多个方向上保持与用户的距离，而无需无人机11进行自转调整，同时也方便了无人机11在同一运行状态下同时检测来自多个方向的用户，进一步提高了距离检测的准确性，也提高了与用户之间的安全距离，提高测温安全性。
[0052]
请继续参阅图2，所述无人机11外周侧还设有一围栏113，所述围栏113围合所述无人机11的边缘，所述避障模块15的超声波测距仪均匀设置于所述围栏113上，所述围栏113可相对于所述无人机11弹性移动。
[0053]
可以理解，所述围栏113可通过弹簧连接无人机11实现弹性移动，使得当所述无人机11意外碰撞外部物体时，通过所述围栏113形成缓冲作用，降低碰撞带来的伤害。
[0054]
可以理解，在所述围栏113上设置所述超声波测距仪，使得所述超声波测距仪位于所述无人机11的最外侧位置检测外部物体，减少了测量误差，也使得所述无人机11可在任意方向上检测外部物体与无人机11的距离，提高无人机11的移动安全性。
[0055]
与现有技术相比，本实用新型提供的基于热成像的测温无人机具有以下优点：
[0056]
1、通过设置无人机搭载人群感知模块感知人群，热成像模块对人群进行群体测
温，距离控制模块精确保持人与无人机之间的适当距离，避障模块避免无人机移动时的碰撞事故，使得所述无人机可从感知人群到测温过程中的自动工作，无需操作人员操作无人机即可完成测温，提高了测温的自动化水平。同时，通过所述距离控制模块，控制无人机与人的安全距离，既能精准控制测温距离又能避免伤人，实现了对无人机测温的自动控制，而不需要用户进行手动操作控制无人机接近人群测温，避免了无人机在人为操作下距离控制较差带来的测温不准确(距离较远)以及误伤人群(距离较近)的问题。
[0057]
2、通过无人机底部延伸有一圆柱，所述红外距离传感器周向均匀设置于所述圆柱的外周侧，通过周向设置的多个红外距离传感器，使得所述距离控制模块可检测距离无人机的360度周向范围内的物体距离，以使所述无人机可检测在多个方向上的用户，以在多个方向上保持与用户的距离，而无需无人机进行自转调整，同时也方便了无人机在同一运行状态下同时检测来自多个方向的用户，进一步提高了距离检测的准确性，也提高了与用户之间的安全距离，提高测温安全性。
[0058]
3、所述围栏可相对于无人机实现弹性移动，使得当所述无人机意外碰撞外部物体时，通过所述围栏形成缓冲作用，降低碰撞带来的伤害。同时，在所述围栏上设置所述超声波测距仪，使得所述超声波测距仪位于所述无人机的最外侧位置检测外部物体，减少了测量误差，也使得所述无人机可在任意方向上检测外部物体与无人机的距离，提高无人机的移动安全性。
[0059]
4、通过设置所述太阳能板，所述太阳能板定位于所述无人机顶部，用于吸收太阳能，使得所述无人机在工作时可通过所述太阳能板吸收太阳能以增加电池续航，延长工作时间。
[0060]
5、通过将所述太阳能板设置为水平板和至少两个侧板，多个所述侧板与所述水平板转动连接，所述侧板可相对于所述水平板翻折预设角度，以使所述无人机可在多个角度下与太阳光接收充分，提高太阳能的吸收效率，适应了白天中多个时段的太阳能充电工作，提高充电效率，进一步增加无人机的续航能力。
[0061]
6、通过所述太阳能板靠近无人机一侧延伸有一球体，所述无人机上设有一凹槽，所述球体可卡接于所述凹槽内，使得所述水平板与所述无人机实现可拆卸连接，用户可根据需要对所述太阳能板进行拆装，在阳光不充足时可以便捷拆卸所述太阳能板，减少无人机的负重。同时，通过所述球体卡接于所述凹槽内，使得所述水平板可调节相对于所述无人机的角度，进一步提高太阳能的吸收效率。
[0062]
7、通过设置所述人脸识别模块，使得所述无人机可自动检测体温异常用户的用户信息并发送给测温人员，方便了测温人员的工作，提高工作效率。
[0063]
8、通过设置所述轨迹预测模块，其包括第二摄像头，用于实时获取无人机飞行场景以预测人群的移动方向，并控制无人机移动，使得所述无人机可通过识别当前人群的动作信息来预测人群的移动方向及移动轨迹，以驱动所述无人机提前移动至预测的轨迹上对用户进行测温工作，进一步提高无人机测温设备的自动化水平。
[0064]
前述对本实用新型的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本实用新型限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本实用新型的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本实用新型的各种不同的示例
性实施方案以及各种不同的选择和改变。本实用新型的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

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