Camera đo thân nhiệt – Đo nhiệt độ từ xa hoạt động như thế nào ?

Camera đo nhiệt độ hồng ngoại phát hiện người nhiễm virus cúm

Kể từ khi dịch SARS bùng nổ năm 2003, tất cả du khách đều được giám sát bởi camera ảnh nhiệt để đo nhiệt độ thân nhiệt, phát hiện các dấu hiệu tăng thân nhiệt (sốt), một trong những triệu chứng đầu tiên trong trường hợp nhiễm SARS. Đây là phương pháp phát hiện nhanh, dễ dàng, không tiếp xúc và áp dụng tập thể trong một môi trường lớn. FLIR A320 là Camera ảnh nhiệt được lựa chọn thông dụng nhất cho ứng dụng này.

Đại dịch SARS

Năm 2003, đại dịch SARS phát triển nhanh chóng trên phạm vi toàn cầu với khả năng lây nhiễm nhanh, đe dọa nghiêm trọng đến sức khỏe và tính mạng người dân.

Triệu chứng của hầu hết các bệnh nhân nghi nhiễm virus (cúm A H1N1) hầu như giống nhau: cảm giác khó chịu, đau họng, ho và tất nhiên là kèm theo sốt; do đó, rất dễ dàng phát hiện ban đầu các đối tượng nguy cơ nhiễm bệnh do virus bằng cách đo thân nhiệt của họ.

Việc lắp đặt các Camera đo nhiệt độ (Flir) tại tại các sân bay, bến cảng, cửa khẩu phát hiện, được cách ly, giúp ngăn chặn và kiểm soát sự lây lan của SARS từ các vùng bị nghi nhiễm.

Camera đo nhiệt độ có chức năng báo động bằng màu sắc và âm thanh. Với đối tượng có thân nhiệt cao hơn bình thường (36oC), nghi nhiễm virus sẽ được cách ly và áp dụng các biện pháp khám và xét nghiệm chuyên sâu như PCR.

Hình ảnh Camera ảnh nhiệt đo nhiệt độ cơ thể người 

Camera ảnh nhiệt là gì?

Camera đo nhiệt độ hồng ngoại (hay còn gọi là Camera ảnh nhiệt), là một Camera chụp bức xạ hồng ngoại để “thấy” và “đo” năng lượng bức xạ nhiệt từ một vật thể. Hầu hết các loại camera hồng ngoại chuẩn giống như máy quay phim thông thường, chúng tạo ra một ảnh trực tiếp trên màn hình của sự bức xạ nhiệt. Không giống như mắt thường, trong thế giới hồng ngoại, mọi vật có nhiệt độ trên nhiệt độ không tuyệt đối (-2730C) đều phát xạ nhiệt, thậm chí những vật rất lạnh như băng đá cũng phát ra nhiệt. Nhiệt độ càng cao thì bức xạ nhiệt hồng ngoại càng lớn. Công nghệ hồng ngoại cho ta thấy cái mà mắt thường chúng ta không nhìn thấy được.

Dẫn đầu trong công nghệ nhìn hồng ngoại trên thế giới hiện nay là hãng FLIR Systems, trụ sở chính đặt tại Hoa Kỳ, đây là hãng cung cấp hầu hết cho quân đội Mỹ và đồng minh trong các hợp đồng thiết bị truy tìm và dẫn hướng hồng ngoại ứng dụng trong máy bay chiến đấu, tàu chiến, xe humvee và bộ binh. Ngoài ra, để phục vụ trong dân dụng nhằm ngăn chặn các đại dịch toàn cầu, lần đầu tiên, FLIR đã công bố và cho sử dụng các Camera ảnh nhiệt sử dụng để dò tìm bệnh nhân nghi nhiễm trong dịch SARS nổ ra vào năm 2003.

Nhờ các thiết bị của FLIR, dịch SARS đã không trở thành thảm họa toàn cầu.

Camera đo nhiệt độ Flir A320

Covid-19

Ngay khi dịch bệnh Covid-19 có nguy cơ lây lan và bùng phát, các hãng camera quan sát đã đưa ra thiết bị và giải pháp camera quan sát có thể đo được chính xác thân nhiệt cơ thể con người một cách nhanh nhất mà không chạm vào cơ thể.

Trước tình hình diễn biến phức tạp của dịch Covid-19, nhiều sân bay, bệnh viện, nhà hàng, siêu thị, nhà máy sản xuất, các ngân hàng, trụ sở cơ quan ban ngành, trường đại học… đã trang bị máy đo thân nhiệt có chức năng tự động quét nhiệt độ khi có người đến, để tăng hiệu quả sàng lọc.

Để đo thân nhiệt người và ứng dụng được trong y tế nhất thiết phải là dòng camera chuyên dụng thuộc dòng trung và cao cấp với mức độ sai số khi đo rất nhỏ để mang lại một kết quả chính xác nhất. Camera hiện nay đã có giải pháp và sản phẩm đáp ứng được yêu cầu khắt khe này.

Nguyên lí hoạt động của camera thân nhiệt.

Bức Xạ Nhiệt Là Gì?

Bức xạ nhiệt là bức xạ điện từ được tạo ra bởi chuyển động nhiệt của các hạt điện tích trong vật chất.
Ở nhiệt độ phòng, các vật thể đa phần phát ra bức xạ nhiệt ở bước sóng hồng ngoại.

Nguyên Lý Của Bức Xạ Nhiệt

Camera nhiệt hay còn được gọi là máy ảnh hồng ngoại, camera ảnh nhiệt, máy đo nhiệt độ bằng hồng ngoại, là thiết bị sử dụng bức xạ hồng ngoại để tạo nên các hình ảnh nhiệt, tương tự như các camera bình thường sử dụng ánh sáng để tạo ảnh. Khác với camera nhiệt bình thường hoạt động ở bước sóng 400-700 nm, camera nhiệt hoạt động trong các bước sóng dài tới 14.000 nm.

Năng lượng hồng ngoại chỉ là một phần nhỏ của phổ điện tử (tia game, tia X, tia cực tím, một vùng mỏng của ánh sáng khả biến, sóng hồng ngoại, sóng terahertz, sóng vi ba và sóng vô tuyến). Tất cả các vật thể, thiết bị đều phát ra một tán xạ vật đen nhất định như là một hàm nhiệt độ của chúng.

Nhiệt độ của vật thể quyết định đến bức xạ của hồng ngoại phát ra dưới dạng bức xạ vật đen thấp hay cao. Camera nhiệt có thể bắt được các các bức xạ này tương tư như camera bình thường bắt chụp ánh sáng. Đặc biệt, camera nhiệt hoạt động tốt trong môi trường điều kiện không có ánh sáng, điều này giúp chúng hữu ích trong các hoạt động cứu nạn trong các tòa nhà nhiều khói và dưới lòng đất.

Một sự khác biệt lớn nữa giữa camera nhiệt và camera bình thường là các ống kính lấy nét không thể được làm từ thủy tinh. Thấu kính của camera nhiệt chủ yếu được làm từ các vật liệu như Germanium , canxi florua, silic tinh thể do bức xạ hồng ngoại có dải phổ dài từ 7m đến 14m. Hầu hết các ống kính của camera nhiệt được phủ 1 lớp chống phản xạ, cho nên chi phí sản xuất của các ống kính tương đối cao kéo theo giá thành của camera hiện nay cũng cao.

Hiện nay, camera nhiệt chủ yếu có hình ảnh hồng ngoại đơn sắc vì các ống kính sử dụng thường không thể phân biệt được các bước sóng khác nhau của bức xạ hồng ngoại. Các model camera nhiệt này chủ yếu hiển thị hình ảnh bằng các bảng màu giả (cầu vồng, sắt, nóng / lạnh, xám). Những thay đổi về màu sắc trong hiển thị thể hiện sự thay đổi của tín hiệu, thay vì phải hiển thị bằng cường độ. Kỹ thuật này được gọi là cắt mật độ.

Bảng màu trong camera đo nhiệt độ hồng ngoại được phân biệt như sau :

• Chỗ có mức nhiệt cao nhất có hình ảnh màu trắng.
• Mức nhiệt độ trung bình hiển thị bằng màu đỏ và vàng.
• Phần có nhiệt độ thấp nhất biểu thị bằng màu đen.

Hiện tượng này gọi là “Bức xạ nhiệt”, nguyên lý như sau:

• Ống kính germanium của camera phản xạ ánh sáng nhìn thấy và tia cực tím.
• UFPA thay đổi bức xạ hồng ngoại thành tín hiệu điện chạy qua ISP (Bộ xử lý tín hiệu hình ảnh) trong mạch FPGA và cuối cùng qua DSP (Bộ xử lý tín hiệu số) để xuất ra luồng video.

Độ phân giả của các ống kính nhiệt trên camera nhiệt thấp hơn rất nhiều trên các camera quang, độ phân giải chủ yếu chỉ là 160 x 120 hoặc 320 x 240 pixel. Các loại camera nhiệt đắt tiền hơn sử dụng ống kinh phân giải 1280 x 1024 pixel.

Chênh lệch nhiệt độ giữa hiện trường và cảm biến có thể chênh nhau cả phút, chênh lệch tại hiện trường 1 độ nhưng cảm biến nhiệt độ chỉ thay đổi 0,03 ° C. Thời gian phản hồi của pixel rất chậm, có thể lên tới hàng chục mili giây.

Tính Năng Chính Sản Phẩm Camera Ảnh Nhiệt

• Phù hợp quan sát ở nhiều môi trường như sương mù, nhiều vật cản, không cần đèn hồng ngoại vẫn nhìn được các vật thể vào ban đêm, thấy được đối tượng ẩn nấp.
• Tương thích với môi trường, không cần bổ sung ánh sáng, phát hiện cả những điểm mà camera hồng ngoại không thể thấy.
• Đo và cảnh báo chính xác nhiệt độ của vật thể, công trình với độ chính xác +-2°C

Camera Cảm Biến Thân Nhiệt Dùng Để Làm Gì?

Camera cảm biến nhiệt thường được sử dụng để đo nhiệt độ các vật thể từ xa, trong một môi trường khắc nghiệt, nguy hiểm và khó tiếp cận đối với người dùng.
Nhờ khả năng này, camera phát hiện thân nhiệt hay đo nhiệt độ được ứng dụng trong rất nhiều các trường hợp khác nhau, bạn tham khảo một số ứng dụng trong các ngành bên dưới.

 Trong Các Ngành Công Nghiệp

Được sử dụng để tìm ra những nguồn nhiệt vượt quá tầm kiểm soát và có thể gây hư hại cho máy móc thiết bị.
Các tủ điện, hệ thống linh kiện, hệ thống điện,… được định kỳ kiểm tra bằng camera nhiệt để theo dõi và nhanh chóng phát hiện được các bất thường xảy ra.
Điều này giúp các nhà máy, công xưởng tránh được các nguy cơ tiềm ẩn, bảo đảm an toàn cho tính mạng và tài sản.

An Ninh, Quốc Phòng

Camera phát hiện thân nhiệt tất nhiên cũng được sử dụng trong một loạt các phần cứng quân sự, bao gồm cả máy bay không người lái trên không.
Đây là ứng dụng được dùng trong các hoạt động an ninh quốc phòng, giúp theo dõi và giám sát đối tượng từ xa.

Ảnh Nhiệt trong các Ngành An Ninh

Hoặc phá án, truy bắt, xem ẩn tên trộm hoặc theo dõi ai đó chạy trốn khỏi hiện trường vụ án.

Trong Xây dựng

Camera đo nhiệt cũng được sử dụng để kiểm tra hệ thống điện năng trong các tòa nhà và phát hiện những thiếu sót nếu có.

Ứng Dụng Phòng Cháy và sự cố điện

Những thiếu sót này có thể là: thiếu khả năng cách điện, độ ẩm quá mức cho phép, rò rỉ điện, hư hỏng trong hệ thống sưởi ngầm,…

Kiểm Tra Hệ Thống Ống Nước

Camera ảnh nhiệt có thể dựa trên hình ảnh nhiệt để tìm ra vị trí bị rò rỉ nước một cách dễ dàng.

Công Tác Tìm Kiếm Cứu Nạn

Tìm kiếm người bị nạn trong môi trường khắc nghiệt và nhanh chóng triển khai phương pháp ứng cứu, tìm ra nơi mọi người ở trong phòng tối hoặc khói.

Nghiên Cứu Động Vật Hoang Dã

Người dùng có thể không cần tiếp xúc ở cự ly gần nhưng vẫn có thể theo dõi từ xa cuộc sống sinh hoạt của những loài động vật hoang dã, đặc biệt là vào ban đêm.

Hình Ảnh Nhiệt

Khảo sát động vật hoang dã – tiến hành khảo sát động vật hoang dã vào ban đêm và nghiên cứu động vật khác mà không sử dụng phương pháp bẫy hoặc xâm lấn nhiều hơn..

Những Lưu Ý Khi Chọn Mua Camera Phát Hiện Thân Nhiệt

Hiện nay có rất nhiều dòng sản phẩm camera đo thân nhiệt trên thị trường như camera ip cảm biến thân nhiệt, camera nhiệt hồng ngoại, camera nhiệt xuyên tường hay camera lò nhiệt…
Nếu như chưa có kinh nghiệm từ trước, người dùng rất dễ rơi vào một “ma trận” khi các sản phẩm trên thị trường đều vô cùng đa dạng cả về kiểu dáng lẫn thông số kỹ thuật.

1. Tiêu Cự Camera :

Tiêu điểm hay tiêu cự camera là những cơ chế chụp của một camera nhiệt.
Đây là những cơ chế tiêu điểm phổ biến:

• Cố định: Nhắm vào một điểm và chụp lại.
• Tự động lấy nét: tự động nhắm vào mục tiêu nhưng người dùng có thể điều chỉnh lại bằng tay.
• Lấy nét tự động hỗ trợ bằng laser: Sử dụng máy đo khoảng cách laser tích hợp để tính khoảng cách đến mục tiêu.
• Đa mục tiêu: Chụp và lưu trữ nhiều hình ảnh của mục tiêu từ các khoảng cách tiêu cự khác nhau và sử dụng phần mềm để hợp nhất thành một hình ảnh với độ sâu cực kỳ chi tiết.
  • Đây là công nghệ MultiSharp ™ Focus.

2. Phạm Vi Nhiệt Độ :

Đây là khoảng cách từ nhiệt độ thấp và nhiệt độ cao nhất mà camera nhiệt có thể đo được.
Phạm vi nhiệt độ càng rộng, camera nhiệt càng hữu ích vì có thể đo được sự biến thiên nhiệt từ nhiều vật thể khác nhau.

3. Ống Kính :

Camera nhiệt hồng ngoại có thể linh hoạt thay đổi ống kính có thể giúp người dùng nhiều sự lựa chọn hơn và không bị động nếu ống kính xảy ra tình trạng hư hỏng.

4. Chức Năng Lưu Hình Ảnh :

Camera cảm ứng thân nhiệt có bộ nhớ lưu lại hình ảnh có thể giúp người dùng dễ dàng lưu, sao chép dữ liệu video và chia sẻ hình ảnh.

Hiện nay trên thị trường có rất nhiều hãng cung cấp camera đo thân nhiệt , hình ảnh nhiệt. DNTECH xin giới thiệu sản phẩm do hãng hikvision một hãng uy tín nhất trên thị trường hiện nay.

• Bộ phân nghiên cứu của hãng Hikvision đã cải tiến sản phẩm qua từng giai đoạn nhằm giúp cho hình ảnh tốt hơn, thêm nhiều tính năng thông minh để đáp ứng tốt hơn nhu cầu đa dạng của người sử dụng

Bạn có thể thấy được sự khác biệt về hình ảnh thu được của camera Hikvision với camera Flir.
Ngoài ra camera còn có thêm một số tính năng thông minh như:

• Tính năng AGC (Tự động bù tín hiệu hình ảnh): Là chức năng tự động điều chỉnh độ sáng trong các đoạn video để cho ra một mức độ lợi sáng phù hợp hơn là mức độ lợi sáng camera đang đạt được.

So sánh tính năng

• Chức năng 3D DNR (Giảm nhiễu số 3D): Cung cấp hình ảnh ít nhiễu hơn.
• Cải thiện hình ảnh tốt hơn trong điều kiện ánh sáng yếu. 3D DNR có thể giúp tăng chất lượng hình ảnh và tiết kiệm băng thông.

Tắt 3D

Hình Ảnh Nhiệt

• Tính năng DDE (Nâng cao chi tiết số): là thuật toán xử lý hình ảnh tuyến tính nâng cao nhằm xử lý hình ảnh trong dải ánh sáng cao.
• Chi tiết hình ảnh được nâng cao để phù hợp với dải ánh sáng của hình ảnh ban đầu.
• Tính năng này cho phép tạo ra chi tiết rõ ràng hơn cho người sử dụng ngay cả trong môi trường ánh sáng kém.
• Quan sát ở khoảng cách xa

• Liên kết quang học
• Tính năng VCA: phát hiện vượt rào, phát hiện xâm nhập, thiết lập vùng an ninh 
• Mạng P2P Cloud, tên miền.
• Định vị laze – Tự động ngủ

Ứng dụng thực tiễn trong Y tế hiện nay, trước nguy cơ lây lan của dịch bệnh COVID-19

Đây là một trong những ứng dụng có vai trò vô cùng quan trọng trong ngành Y Tế trong thời điểm này. Khi dịch viêm phổi cấp do virut Corona đang có diễn biến ngày càng phức tạp & mức độ lây lan nhanh chóng.

Camera giúp đo thân nhiệt cơ thể người gần như chính xác mà không cần chạm hay lại gần người cần đo. Từ đó đưa ra cảnh báo bằng Còi hú & Đèn Sáng một cách tự động. Khi phát hiện những người có nguy cơ nhiễm bệnh mà bị sốt từ 38℃ trở lên. Là bước phát hiện & sàng lọc lúc ban đầu rất quan trọng để tiến hành cách ly những người nghi nhiễm virut