科技日报记者 李丽云 通讯员 衣晓峰
哈尔滨工业大学仪器科学与工程学院博士生曹天傲、本科生王博及其指导教师王启松、刘丹作为“抗疫智囊团”科研团队，设计了一款体积小巧、成本低廉的新型身份识别与红外测温门禁装置，可以同时快速实现基于动态人脸的身份识别与非接触式红外测温，实时输出待测人员对应的身份信息，并同步显示测得的额温数值。人脸识别准确率高达85%，平均耗时1秒左右；大幅度人脸跟踪随动运动耗时2秒以内；非接触式红外测温误差约为0.3℃。该装置为当下疫情防控及筛选疑似患者又新添一款高科技利器。
8月21日，在南京信息工程大学举行的“兆易创新杯”第十五届中国研究生电子设计竞赛中，曹天傲博士团队参赛作品“智能身份识别与红外测温系统在防控疫情中的应用”荣获全国总决赛团队二等奖。
大赛评委评价指出，这一理工医相结合的科研成果在传统身份识别和温度测量基础上，改进并实现了新型身份识别与红外测温门禁系统，具有小型化、低功耗、低成本、功能全面等优点，可以应用于公共场所对出入人员的身份识别与体温筛查工作，能够发现疑似感染者并尽早切断传播途径，可有效防止新冠疫情在小范围人群聚集场所的爆发，对当下复工复学期间的疫情防控工作有着很高的研究价值和广阔的应用前景。
新冠肺炎传播性极强，患者早期病症主要为发热、乏力、干咳。随着新冠疫情阶段性胜利和复工复学的到来，防疫控疫工作面临一系列新考验。想要彻底切断新冠病毒传播途径，人们出入任何公共场所，都需要进行身份验证和体温测量。传统人脸识别门禁系统，需要被测人员保持静止、脸部固定正对屏幕，姿势呆板，费时费力；而且大多不具备测温功能，身份识别与测温两项功能需要分开实现。目前防疫工作中最常用的测温仪器主要有两种，一种是手持式红外测温仪，这种测温仪需要医务人员人工手持使用，存在交叉感染风险；另一种是红外热像仪，这种装置往往体型巨大，价格昂贵。
针对这些问题，曹天傲团队综合考虑了实际防疫举措中身份验证和体温测量的需求，特别设计了一款新型身份识别与红外测温门禁装置。他们基于嵌入式平台树莓派，利用级联分类算法和图像特征提取算法，完成了对人脸数据的分析与处理，并通过提升人脸灰度样本质量，以实现高准确度人脸检测与身份识别。设计中，增设两自由度舵机云台，确保对移动人脸的跟踪，保证各传感器模块正对人脸，进一步加大系统各功能的精度，同时增强了系统的自动化和智能化，极大地提高了用户的人机交互体验。
同时，人体本身不断散发红外辐射，波长约为10微米。红外阵列能对人体辐射的红外信号进行采集，经计算后同时输出人脸红外热像和额温数值。超声波测距模块可以发射超声进行回声定位，完成人脸距离的采集，并通过距离温度差函数拟合对红外测温算法展开优化，实现了高精度非接触式测温。此装置对于一定数量的人脸能做到高准确率身份识别与快速、高精度非接触式测温。
与传统的分立人脸识别门禁系统和红外测温仪器不同，本装置创新性地将两种功能合二为一并同时实现，是一款具有流动人群体温筛查功能的新型门禁。其体积小巧，功耗较低，价格低廉，对人体无任何伤害，也不会造成密切接触而导致交叉感染。在实际应用中，可安装在医院入口，码头，机场等人流量大的公共场所，真正做到小成本公共场所的人员身份认证和体温筛查。
据介绍，中国研究生电子设计竞赛是由教育部学位与研究生教育发展中心指导，中国科协青少年科技中心、中国电子学会联合主办的“中国研究生创新实践系列大赛”主题赛事之一，是面向全国在读研究生的一项团体性电子设计创新创意实践活动，是全国高校及科研院所积极参与的主流赛事。
2020-08-25
