Pomiar i monitorowanie parametrów fizjologicznych człowieka odgrywają ważną rolę w wielu zastosowaniach takich jak opieka zdrowotna, trening sportowy oraz zapobieganie rozprzestrzenianiu chorób. Dynamiczne zmiany parametrów fizjologicznych mogą ujawnić nie tylko zmiany stanu fizjologicznego i funkcji pacjenta, a także posłużyć do oceny stanu aktywności człowieka, jego wydolności oraz zmęczenia. Do najważniejszych parametrów fizjologicznych człowieka służących do oceny jego podstawowych funkcji życiowych, obok częstości skurczów serca, ciśnienia tętniczego, częstotliwości oddychania, należy temperatura ciała. W praktyce medycznej stosuje się różne rodzaje przyrządów pomiarowych służących do pomiaru temperatury takich jak: termometr cieczowy, termometr elektroniczny, bezdotykowe termometry douszne, bezdotykowe termometry czołowe. Termometry cieczowe i elektroniczne wymagają podłączenia do człowieka odpowiednich czujników, co może być niepożądane lub niemożliwe jak np. u noworodków lub podczas treningu sportowego. Bezdotykowe termometry działają na niewielkie odległości i często wymuszają określoną pozycję człowieka w trakcie pomiaru. Ponadto powyższe techniki pomiaru temperatury ciała wymagają bezpośredniego nadzoru personelu medycznego, co często powoduje obniżenie skuteczności i wydajność przesiewowego pomiaru temperatury. W przesiewowych pomiarach temperatury dużej liczby ludzi, w szczególności przemieszczających się dobrze sprawdza się pomiarowa kamera termowizyjna. W artykule została przedstawiona metoda pomiaru temperatury człowieka za pomocą kamery termowizyjnej. Zaprezentowana metoda charakteryzuje się z dużą dokładnością pomiaru temperatury, która umożliwia medyczne wykorzystanie uzyskanych pomiarów. Metoda pomiaru została przetestowana na stanowisku pomiarowym oraz dla wybranej próby testowej ludzi. Przeprowadzone pomiary i testy potwierdziły możliwość uzyskania dokładności pomiaru temperatury o niepewności rozszerzonej poniżej 0,05 K przy rozdzielczości poniżej 0,1 K.
EN
Measurement and monitoring of human physiological parameters play an important role in many applications such as health care, sports training and prevention of disease spread. Dynamic changes in physiological parameters can reveal not only changes in a patient’s physiological state and function, but also be used to assess a person’s activity status, fitness and fatigue. Body temperature is among the most important human physiological parameters for assessing basic vital functions, apart from heart rate, blood pressure and respiratory rate. In medical practice, various types of measuring instruments are used to measure temperature, such as liquid thermometers, electronic thermometers, non-contact ear thermometers, non-contact forehead thermometers. Liquid and electronic thermometers require the appropriate sensors to be connected to a person, which may be undesirable or impossible as, for example, in newborns or during sports training. Non-contact thermometers operate over short distances and often force a specific position of the person during the measurement. In addition, the above body temperature measurement techniques require direct supervision by medical personnel, which often reduces the effectiveness and efficiency of screening temperature measurement. In screening temperature measurements of a large number of people, especially those on the move, a measuring thermal imaging camera works well. The article presents a method for measuring human body temperature using a thermal imaging camera. The presented method is characterized by high accuracy of temperature measurement, which allows medical use of the obtained measurements. The measurement method has been tested on a test stand and for a selected test sample of people. The measurements and tests carried out confirmed the possibility of obtaining temperature measurement accuracy with an expanded uncertainty of less than 0.05 K with a resolution of less than 0.1 K.
Do zdalnego pomiaru temperatury za pomocą kamery termowizyjnej niezbędne jest przeprowadzenie kalibracji radiometrycznej. Pozwala to na przypisanie parametrów radiacyjnych obiektu, a co za tym idzie, jego temperatury, do odpowiedzi obserwującego go detektora podczerwieni. W artykule przedstawiono podstawowe pojęcia związane z kalibracją radiometryczną i czynniki wpływające na jej skuteczność. Dokonano także przeglądu najpowszechniejszych metod kalibracji, a następnie zrealizowano i porównano dwie z nich na specjalnie skonstruowanym stanowisku laboratoryjnym, wykorzystującym autorskie oprogramowanie i wyposażonym w chłodzoną kamerę podczerwieni, pracującą w zakresie MWIR. Kamerę skalibrowano w zakresie temperatury 20–50 °C. Porównanie metod przeprowadzono na podstawie serii pomiarów temperatury, na podstawie analizy błędów bezwzględnych i względnych, a także analizy rozrzutu zmierzonych wartości temperatury.
EN
For accurate remote temperature measurement with a thermal imaging camera, it is necessary to perform radiometric calibration. This allows the radiative parameters of an object, and therefore its temperature, to be related to the response of the infrared detector observing it. The article presents the basic concepts related to radiometric calibration and various factors influencing its effectiveness. The most common calibration methods were also reviewed, and then two of them were implemented and compared on a specially constructed laboratory station, using proprietary software and equipped with a cooled infrared camera, operating in the MWIR range. The camera was calibrated in the temperature range from 20 °C to 50 ° C. The comparison of methods was carried out on the basis of a series of temperature measurements, analysis of absolute and relative errors, as well as analysis of the dispersion of the measured temperature values.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.