基于OpenCV的复学健康检测系统

张诗红 胡浩翔 王茹

2019年底由于新冠状肺炎爆发，全国各地展开了各种各样防疫工作。疫情当下，学校复学是社会重点关注的问题之一，传统的防疫方式是学校通过定时测量学生的体温，保证学生处于健康状态，这样的检测方式需要很大的人力投入，费时费力且统计数据容易出错。基于OpenCV的复学健康检测系统，能够更高效、准确地获取学生的健康信息，做好学生的健康检测。

受新型冠状病毒疫情的影响，与体温检测相关仪器的需求量迅速增长，且呈现供不应求的趋势，以额温枪、红外热成像测温为主的非接触式测温仪器一夜之间价格成倍翻涨。在2020年2月2日的工信部新闻发布会上，工信部原材料工业司司长王伟预计全国全自动红外体温检测仪需求6万台，手持式测温仪55万台，存在可观的市场。这些仪器主要由政府、医院、公司和学校等单位购入，测体温、戴口罩成为了大多公共场所必备的检测项目。

目前公共场所的体温检测需要满足准确、快速的基本需求。而学校复学场景下的体温检测在满足准确、快速的基本需求同时，还需要掌握学生考勤等信息，将体温检测与日常考核结合起来，将体温检测常规化，做出一款复学健康检测系统很有必要。

设计思路

目前，非接触体温检测市场主要有3种检测仪器：额温枪、红外人体成像测温仪和智能测温设备（以红外远程测温结合身份是识别等功能的设备）。针对学校复学这一使用场景进行竞争分析，如表1所示。

1.设计思路

结合表1设计复学健康检测系统主要由5个模块构成。首先，RFID识别模块通过识别RFID标签确定学生的身份，保证每一条体温信息精确到人；其次通过人脸口罩检测模块来检测学生是否佩戴口罩，并通过测温模块对学生的体温进行测量；学生测量的体温、时间等信息通过开发板处理上传到云平台；当出现异常情况时，系统将进行语音提示，页面弹框等方式提醒管理人员核实情况。当出现异常情况时，可通过调取云平台数据来确定密切接触者，帮助医院进行有侧重的隔离，在保证安全的前提下减少资源浪费。相较于其他测温系统，该系统成本较低、功能齐全，时间清晰的后台数据可以辅助分析人流量，帮助学校及时调整规划。

本系统基于NLE-Cloud进行云平台进行开发，通过OpenCV进行口罩检测模型的训练，综合形成集口罩检测、体温检测和身份识别于一体的复学健康检测系统。

2.功能分析

該系统在功能设计上以学校复学作为主要应用场景、针对身份信息识别、体温检测等刚需功能进行设计，目标是解决以下问题：

（1）体温数据无指向

在大多数公共场所，测量的体温只是确保当时身体处于健康状态，体温信息并不会与个人信息连接在一起，而对于学校这样人员密集且人群固定的场所，让测量的体温结合身份识别能够更好地应对体温异常的情况，通过进行身份识别获取用户的责任人，当日的值班人员就能更快地与学生的责任人取得联系。

（2）体温数据不保留

通过数据上传模块将体温信息结合身份信息以及测量时间一起上传到云平台进行存储，对体温信息进行完整的保留，以备在出现疑似病例时更有效地进行密切接触者的筛查。

（3）测温设备不独立

通过设计口罩检测功能及语音提示功能，将产品设计成具备体温检测、口罩检测和数据上传功能的测温一体机，使设备不再完全依赖于人。设备可分布在校园各个楼宇的出入口，在出入高峰期，一台机器可代替2名值班老师，在非高峰期，机器可自动工作无需值班老师看管，极大减轻了人力负担。

功能模块

结合文中设计思路可以将系统分为5个模块：身份信息识别模块、体温检测模块、人脸口罩检测模块、语音模块和数据传输模块。

1.身份信息识别模块

主要功能通过RFID读写模块对IC卡号进行读取，通过建立与卡号相关联的身份信息数据库来存储学生的身份信息、负责人电话等，当检测到学生体温异常时，值班老师能在第一时间通知到学生的辅导员和上级领导，减少了层层通报的繁琐。

2.体温检测模块

该模块的主要功能是通过红外测温传感器测量用户的体温数据然后在后台进行判定，并将体温数据上传至新大陆云平台。根据用户体温的不同情况进行相应的语音提示，特别是当用户体温异常时，语音警报能让工作人员对体温异常的用户及时进行安置，同时后台的数据记录能帮助校方更高效率地进行后期的处理。

3.语音模块

该模块主要是将用户的情况进行现场告知，与用户形成交互，能够让用户及值班人员清楚地了解用户的健康状况及必要身份信息。该模块将IC卡识别模块、人脸口罩识别模块和体温监测模块所传输的数据组合，并通过设定的语音模式来提醒用户。

4.数据传输模块

该模块主要在NLE-Cloud与云平台之间建立连接，将IC卡识别模块、人脸口罩识别模块、体温监测模块所传输的数据进行组合，通过平台所给的IP和端口号进行上传。将拍摄到的照片传输到云平台上，综合两平台实现完整的数据保存。

5.人脸口罩检测模块

该模块的主要功能是通过NLE-Cloud配套摄像头结合OpenCV分类器实现的，当摄像头的摄像范围内出现人脸，或者佩戴口罩的人脸会进行不同的框选。当用户未佩戴口罩时，系统会调用语音模块予以提醒。并提醒工作人员进行督促，同时系统会进行抓拍，并将照片上传保留。模块流程图1所示。