DIY一个热成像监视器

描述

想为我们办公室做一个疫情期间的热像仪已经很久没有了。但是阵列热传感器在 2020 年曾经非常昂贵，因为对 COVID-19 有巨大的需求，我不得不暂停我的计划，直到最近，我才有机会这样做。当然，从市场上买一个也不错，但价格昂贵，实际上还不如我的设计。在硬件和固件上都开源。

补给品

1、基于ESP32-S2的并行TFT Touch，分辨率320*240：

 

。https ://youtu.be/fXq_TVa0oq4

2.) 基于ESP32-S2，带WIFI，可以直接将数据/结果传输到本地网络，进行远程监控。

2. MLX90640 红外热像仪，是我专门为这个应用设计的。

 

3. 以及为此设计的一套亚克力外壳，带有激光切割

 

第 1 步：硬件组装

热像仪使用 I2C 与控制器通信，I2C 地址为 0x33，而 ESP32-S2 Parallel TFT 具有用于外部传感器的内置连接器（I2C/GPIO），因此很容易将热像仪连接到 TFT，通过简单的即插即用电缆。

 

将 SD 卡插入 SD 插槽进行数据存储。

 

第 2 步：固件

固件是这个应用程序的核心工作，对于 MLX90640，我使用了Adfruit_MLX90640 Lib 。此外，由于 MLX90640 得到的原始数据是 32*24 的数据，带有噪声，我们需要对其进行更多处理：

一个。过滤数据，使它们显示平滑，否则显示会很刺眼。

湾。查看所有原始数据中的最高温度。通常，最高温度指向我们感兴趣的地方，它告诉我们一个人的健康状况是否良好。

C。原始数据的线性插值算法，使其看起来不那么像素，并且适合显示（我将其显示在320x240区域，显示区域的50％）。

1.过滤温度数据：

Void filter_frame(float *in, float *out)
{
    if (MLX_MIRROR == 1)
    {
        for (int i = 0; i < 32 * 24; i++)
        {
            out[i] = (out[i] + in[i]) / 2;
        }
    }
    else
    {
        for (int i = 0; i < 24; i++)
            for (int j = 0; j < 32; j++)
            {
                out[32 * i + 31 - j] = (out[32 * i + 31 - j] + in[32 * i + j]) / 2;
            }
    }
}

在滤波器中，温度最终输出被输入平均，从而产生稳定平滑的输出；

查看不带/带过滤器的输出对比。

 

 

2. 快速整理温度，找出最高温度点，存入frame[767]：

void qusort(float s[], int start, int end)
{
    int i, j;        
    i = start;       
    j = end;         
    s[0] = s[start];
    while (i < j)
    {
        while (i < j && s[0] < s[j])
            j--;
        if (i < j)
        {
            s[i] = s[j];
            i++;         
        }
        while (i < j && s[i] <= s[0])
            i++;
        if (i < j)
        {
            s[j] = s[i];
            j--;         
        }
    }
    s[i] = s[0];
    if (start < i)
        qusort(s, start, j - 1);
    if (i < end)
        qusort(s, j + 1, end);
}

3. 原始数据的线性插值算法，更好的显示，适合320x240的显示区域：

//Transform 32*24 to 320 * 240 pixel
void interpolation(float *data, uint16_t *out)
{


    for (uint8_t h = 0; h < 24; h++)
    {
        for (uint8_t w = 0; w < 32; w++)
        {
            out[h * 10 * 320 + w * 10] = map_f(data[h * 32 + w], MINTEMP, MAXTEMP);
        }
    }
    for (int h = 0; h < 240; h += 10)
    {
        for (int w = 1; w < 310; w += 10)
        {
            for (int i = 0; i < 9; i++)
            {
                out[h * 320 + w + i] = (out[h * 320 + w - 1] * (9 - i) + out[h * 320 + w + 9] * (i + 1)) / 10;
            }
        }
        for (int i = 0; i < 9; i++)
        {
            out[h * 320 + 311 + i] = out[h * 320 + 310];
        }
    }
    for (int w = 0; w < 320; w++)
    {
        for (int h = 1; h < 230; h += 10)
        {
            for (int i = 0; i < 9; i++)
            {
                out[(h + i) * 320 + w] = (out[(h - 1) * 320 + w] * (9 - i) + out[(h + 9) * 320 + w] * (i + 1)) / 10;
            }
        }
        for (int i = 0; i < 9; i++)
        {
            out[(231 + i) * 320 + w] = out[230 * 320 + w];
        }
    }
    for (int h = 0; h < 240; h++)
    {
        for (int w = 0; w < 320; w++)
        {
            out[h * 320 + w] = camColors[out[h * 320 + w]];
        }
    }
}

查看没有/使用线性插值算法的输出对比。

 

 

代码可在：Makerfabs Github获得。

第 3 步：测试和结果

烧录完成后，通过USB-C型5V电源给系统供电，显示正常，温度检测：

 

 

 

第 4 步：更多

所有的温度都可以存储在SD卡上进行存储。

 

另外，作为ESP32 WIFI，所有数据和图片都可以显示和存储在本地网络PC或智能手机中，我用Python做了一个简单的温度显示：