[發(fā)明專利]基于數(shù)字孿生環(huán)境的三維溫度場構建方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011225617.5
• 申請日: 2020-11-05
• 公開（公告）號: CN112345084B
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發(fā)明（設計）人: 耿蓓蕾;王銳;王旭陽;蘇勁
• 申請（專利權）人: 北京易達恩能科技有限公司
• 主分類號: G01J5/00
• 分類號: G01J5/00;G01S17/86;G01S17/88;G06T17/00
• 代理公司: 北京遠大卓悅知識產(chǎn)權代理有限公司 11369
• 代理人: 卞靜靜

本發(fā)明公開了基于數(shù)字孿生環(huán)境的三維溫度場構建方法，包括：利用掃描設備獲取目標物點云數(shù)據(jù)，利用紅外相機獲取目標物的紅外圖像以及紅外圖像中各像素點對應的溫度值，所述掃描設備和所述紅外相機的位置相對固定；對于目標物在紅外相機的任一視角，根據(jù)目標物點云數(shù)據(jù)和預先獲取的環(huán)境點云數(shù)據(jù)確定所述掃描設備的位置信息，根據(jù)所述掃描設備的位置信息確定所述紅外相機的位置信息，以紅外相機的位置信息為基準，確定目標物點云數(shù)據(jù)對應的溫度值。本發(fā)明還公開了基于數(shù)字孿生環(huán)境的三維溫度場構建裝置。本發(fā)明能夠構建三維溫度場，解決了二維圖像分析時比較片面的問題。

技術領域

本發(fā)明涉及計算機三維仿真、虛擬現(xiàn)實、圖像顯示、點云處理領域。更具體地說，本發(fā)明涉及一種基于數(shù)字孿生環(huán)境的三維溫度場構建方法及裝置。

背景技術

隨著計算機計算硬件和軟件的發(fā)展，數(shù)字孿生技術和紅外測溫技術越來越成熟，數(shù)字孿生技術已經(jīng)應用到房屋建設、文物保護等方向，紅外測試技術也得到了廣泛的應用。目前市場上有很種類繁多的紅外相機，基于紅外測溫技術的研究也隨處可見，在常見的使用方法上，主要基于平面圖像的溫度計算和分析，首先從某個固定方向對被觀測物進行紅外測量，得到這個方向上的溫度圖，然后分析這個溫度圖，得到溫度分布曲線或是長時間的溫度變化趨勢。這種方法實施簡單，得到的結果只是一個二維維度上的溫度變化，并不能在整體上得到被測物的全景分析結果。因此，亟需設計一種能夠一定程度克服上述缺陷的技術方案。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的一個目的是提供一種基于數(shù)字孿生環(huán)境的三維溫度場構建方法及裝置，能夠構建三維溫度場，解決了二維圖像分析時比較片面的問題。

為了實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的這些目的和其它優(yōu)點，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了基于數(shù)字孿生環(huán)境的三維溫度場構建方法，包括：

利用掃描設備獲取目標物點云數(shù)據(jù)，利用紅外相機獲取目標物的紅外圖像以及紅外圖像中各像素點對應的溫度值，所述掃描設備和所述紅外相機的位置相對固定；

對于目標物在紅外相機的任一視角，根據(jù)目標物點云數(shù)據(jù)和預先獲取的環(huán)境點云數(shù)據(jù)確定所述掃描設備的位置信息，根據(jù)所述掃描設備的位置信息確定所述紅外相機的位置信息，以紅外相機的位置信息為基準，確定目標物點云數(shù)據(jù)對應的溫度值。

進一步地，所述的基于數(shù)字孿生環(huán)境的三維溫度場構建方法，所述掃描設備為激光雷達。

進一步地，所述的基于數(shù)字孿生環(huán)境的三維溫度場構建方法，所紅外相機包含了相機本體和云臺，所述相機本體安裝在云臺之上，，所述掃描設備與所述紅外相機的豎向位置相對固定。

進一步地，所述的基于數(shù)字孿生環(huán)境的三維溫度場構建方法，所述云臺設置在無人機或機器人上，通過所述無人機或所述機器人以預定路線圍繞目標物移動，采集目標物各視角的目標物點云數(shù)據(jù)、紅外圖像以及紅外圖像中各像素點對應的溫度值。

進一步地，所述的基于數(shù)字孿生環(huán)境的三維溫度場構建方法，所述云臺記錄所述紅外相機的角度信息，根據(jù)所述角度信息和所述紅外相機的位置信息確定視角。

進一步地，所述的基于數(shù)字孿生環(huán)境的三維溫度場構建方法，以紅外相機的位置和云臺角度信息為基準，對目標物點云數(shù)據(jù)進行變換處理，得到目標物點云數(shù)據(jù)在紅外相機屏幕空間中對應的坐標信息，根據(jù)坐標信息及各像素點在紅外圖像中的位置，確定目標物點云數(shù)據(jù)對應的像素點及溫度值。

進一步地，所述的基于數(shù)字孿生環(huán)境的三維溫度場構建方法，還包括：根據(jù)所述紅外相機的位置信息及目標物點云數(shù)據(jù)計算目標物點云數(shù)據(jù)的深度信息；根據(jù)目標物點云數(shù)據(jù)的深度信息，確定紅外相機屏幕空間中每個像素點對應的最近的點云數(shù)據(jù)。這些實施例能夠篩選出距離每個像素點最近的點云數(shù)據(jù)，提高點云數(shù)據(jù)與溫度值對應的準確性。

進一步地，所述的基于數(shù)字孿生環(huán)境的三維溫度場構建方法，根據(jù)環(huán)境影響因子和目標物影響因子，對紅外圖像中各像素點對應的溫度值進行校正。