非接触体温筛查-到底靠谱不？（二）

——准还是不准，这是个问题

我们知道，手机摄像头记录了视场中每一个像素点的RGB可见光通道积分值，由于这个波段的响应和我们视神经是很接近的，所以摄像头可以拍下五彩缤纷的世界。热像仪的原理是类似的，只不过接收的不是可见光，而是热红外辐射。由于探测器响应的限制和红外辐射的大气窗口，一般市面上的热像仪有3-5微米或7-14微米两个可选波段。而这两个波段的辐射量与温度密切相关。所以，热像仪获得的辐射图像，或经转化的灰度图像，是可以反演温度的。

但商业化热像仪输出的温度场是否就是真实温度呢？如果在理想状态下，这是没错的。我们的理想状态指的是：1）热像仪接收的是完全来自于目标的辐射；2）探测器的响应一直稳定不变；3）待测目标的表面性质（发射率）恒定。但在对人群进行测温时，情况就比较复杂了，我们从以下几个方面讲。

问题1：热辐射的来源。热像仪接受到的辐射分为几部分：a）来自于待测物的辐射，如人体皮肤；b）除待测物之外，视场内的背景辐射，比如天空、建筑物等，任何高于绝对零度的物体均有热红外辐射；c）背景辐射在待测物上的反射。而这3部分辐射，在经过中间的空气达到热像仪窗口时，又会在空气传输中衰减。当待测目标为高温物体（如熔融态的金属）时，目标本身的辐射远高于其他项，背景辐射、空气中的衰减可以忽略。但问题是，人体的温度非常接近环境温度，背景辐射与反射等在总辐射中占了一定比例，不可忽略。如果您是热像仪的使用者，会发现待测人从远走进时，他/她的温度在变化，这个变化值可能超过1°C。这就是热像仪往往用于测量高温物体，而难以精确测量常温物体绝对温度的原因。

问题2：探测器响应漂移。由于成本等原因，现在大部分筛查系统安装的是非制冷探测器的热像仪，比如探测器为氧化钒阵列。这种探测器虽然成本低，无需制冷，但其灵敏度和稳定性均远差于制冷型探测器（如在8-14微米常用的MCT探测器）。使用者甚至会发现，随着使用时间的变化，对同一对象的测量数值不断变化。所以，热像仪一般用来测温差，而很少用来测绝对温度。

问题3：人体皮肤的发射率差异不可忽略。热像仪根据红外辐射，仅能获得表观温度。而表观温度取决于实际温度和发射率。发射率一旦不定，测温精度是无法保证的。人皮肤在干爽、无油脂、无化妆品的情况下，发射率一般在0.96-0.98之间。但在人群筛查中，不能保证皮肤是在理想状态下。以往的很多热成像测温使用者发现，对女性的测温精度远低于男性。实际上，一个很大的原因是女性使用化妆品会降低皮肤发射率。（您如果发烧了，可不要为了躲避筛查而涂抹化妆品啊，一定要如实报告^_^）。

问题4：体表温度代表性不高。热像仪能否用于发热筛查的最重要的争议点在于，人体的皮肤温度是否能够代表体核温度（core temperature）。特别是当人刚刚从较冷的室外进入室内时，额头或其他暴露在外的皮肤温度往往低于35℃，且与体内温度相关性极低。那么有人就要问了，有没有什么部位能代表体核温度呢？还真有，很多研究证实了眼睑（inner canthi）的温度是目前认为最稳定、与体核温度相关性最强的体表部位。虽然眼睑温度比体核低一点，但相关性是很强的。也就是说，通过眼睑温度可以比较准确地推测体核温度。可是问题又来了，用热像仪给人测温时，眼睑就占那么几个像素，很难操作啊，手一抖位置就不对了。还有就是，戴眼镜的人是彻底测不到眼睑的。

看到这里，你是不是对热成像测量体温彻底失去了信心呢？可以肯定的是，直接用热像仪、而不通过任何辅助光路和算法，确实是不可能准确测量人体温度的。热像仪的手册中往往标注了—测温准确性是±2℃。但别忙着直接否定热像仪，先请关注下一集：（三）请告诉我，到底能不能准。