一种基于料场模型和温度模型的数据融合方法技术

本发明专利技术公开了一种基于料场模型和温度模型的数据融合方法，涉及数据处理技术领域。本方法具体步骤如下：(1)计算单帧热像图投射点的坐标区域范围；(2)计算点云数据投射点坐标；(3)通过热像图确定点云数据在料垛实际点坐标；(4)热像图分割区域计算平均温度值；(5)实现料垛表面点云温度。通过对料场全景的温度的实时动态监测，可以随时了解料垛的温度变化信息，当温度到达预警限值时及时报警，给用户及时的反馈，掌握现场情况，避免料堆自燃的发生，保证安全生产。

A data fusion method based on material field model and temperature model

【技术实现步骤摘要】
一种基于料场模型和温度模型的数据融合方法
本专利技术涉及数据处理
，具体是一种基于料场模型和温度模型的数据融合方法，能够实现封闭料场模型和温度模型的数据融合方法。
技术介绍
现今，出于安全环保政策的角度考虑，火力电厂的料场管理已经从露天往封闭过渡，由于煤炭自身存在自燃的理化特性，要避免发生火灾事故，减少燃料的损耗，需要对料场的煤炭资源进行实时的温度监控，在实现料场模型建模的基础上需要实时的查看温度信息，现有的技术主要是对于料场模型和温度数据的分开展示，不能在三维物理模型上直观的查询到温度数据，不能直观的反映物体表面的温度数据，所以迫切需要一种对料场模型和温度模型的数据融合的方法来实现对于坐标数据和温度数据的融合，最终实现在三维场景的同一界面上对于在料场模型上的温度的动态实时的展示。
技术实现思路
为了解决上述现有技术的不足之处，本专利技术提供一种实现料场模型和温度模型的数据融合方法，实现在料场模型上面可以实时动态显示温度模型信息的目的；本专利技术是以如下技术方案实现的：一种基于料场模型和温度模型的数据融合方法，步骤为：(1)计算单帧热像图投射点的坐标区域范围；(2)计算点云数据投射点坐标；(3)通过热像图确定点云数据在料垛实际点坐标；(4)热像图分割区域计算平均温度值；(5)实现料垛表面点云温度。优选的，步骤(1)具体计算方法如下：通过红外热像仪在轨道机器人的带动下扫描的单帧热像图的坐标区域范围，所处的坐标系和激光扫描仪所处的坐标系是同一个，计算a,b,c,d四个点的x,y坐标值，从而确定单帧热像图的区域范围；y＝L*tan(α)；y’＝L*tan(α-β/2)；L1＝L/cos(α)；x＝L1*tan(γ/2)；a(x1,y1)＝a((s-x),(2y-y')；b(x2,y2)＝b((s+x),(2y-y'))；c(x3,y3)＝c((s+x),(y-y'))；d(x4,y4)＝d((s-x),(y-y'))；其中s表示轨道机器人在轨道上行进的距离；α为云台角度，表示控制红外热像仪旋转的云台角度；γ为水平视场角，表示红外热像仪在水平方向上的视场角度，β为垂直视场角，表示红外热像仪在垂直方向上的视场角度范围；L表示红外热像仪距离扫描的料垛表面的高度，L1表示红外热像仪到扫描料垛区域中心点的物理距离。优选的，步骤(2)的计算方法如下：通过激光测距仪在轨道机器人的带动下计算点云数据在地面投射点实际坐标；在点云P坐标值(x,y,z)确定的情况下，通过等比计算公式计算如下，可以得到P’的y坐标，P’的坐标x'值和P的坐标x值相等，最终确定P'的x',y',z'坐标。优选的，步骤(3)具体实现过程：建立红外热像仪在料垛表面的扫描区域范围与激光测距仪在料垛表面的扫描区域的一一对应关系，过程如下：P1点同P',即为点云数据投射到地面的点，同理可以计算出P2,P3,P4点的坐标；Q1,Q2,Q3,Q4表示热像仪扫描料垛的图像矩形区域A3的四个顶点投射到地面的对应点；在P1,P2,P3,P4四个点坐标值和Q1点坐标值确定的情况下，通过两点距离计算公式计算L1，L2，L3，L4的值，在L1值最小的情况下，可以认为红外热像仪扫描的Q1点在料垛表面上的点云为P1'，同理可以确定红外热像仪Q2，Q3，Q4三个点对应的点云数据P2',p3',p4'，从而可以建立红外热像仪在料垛表面的扫描区域范围A3与点云确定的四个点涵盖的区域A1的对应关系。优选的，步骤(4)具体计算方法如下：在已知红外热像仪扫描精度大于激光测距仪扫描精度的情况下，通过对比红外热像仪和激光测距仪的扫描精度确定热像图分割区域，然后计算热像图分割的网格区域M范围内的所有点的像素温度取平均值的方式得到一个温度值T。优选的，步骤(5)具体实现过程如下：步骤(4)获取到的温度平均值T复制给对应的点云数据来实现在料垛表面测温的目标，并通过温度与颜色设定的关系的方法可以显示不同的颜色信息。优选的，在料场干煤棚顶部的马道下方布置一条贯穿整个料堆的环形轨道，环形轨道上安装有轨道机器人，轨道机器人上安装有激光测距仪和红外热像仪。本专利技术的有益效果：通过对料场全景的温度的实时动态监测，可以随时了解料垛的温度变化信息，当温度到达预警限值时及时报警，给用户及时的反馈，掌握现场情况，避免料堆自燃的发生，保证安全生产。附图说明图1是本专利技术的一种整体流程框图。图2是本专利技术的一种计算单帧热像图投射点的坐标区域范围图；图3是本专利技术的一种点云数据投射点坐标的计算方法图；图4是本专利技术的一种建立红外扫描区域和激光扫描区域的对应关系图；图5是本专利技术的一种实现料垛表面点云温度的方法图；图6是本专利技术硬件安装结构示意图；图7是图6的I部放大图。具体实施方式下面结合附图与具体实施方式对本专利技术做进一步的描述.如图1所示，一种基于料场模型和温度模型的数据融合方法，具体实现过程如下：(1)计算单帧热像图投射点的坐标区域范围；(2)计算点云数据投射点坐标；(3)通过热像图确定点云数据在料垛实际点坐标；(4)热像图分割区域计算平均温度值；(5)实现料垛表面点云温度。如图2所示，计算单帧热像图投射点的坐标区域范围，包括如下过程：在机器人行走距离s、水平视场角、垂直视场角、云台角度、红外热像仪垂直高度L确定的情况下，从而可以计算a,b,c,d四个点的x,y坐标值，从而确定单帧热像图的区域范围。y＝L*tan(α)；y’＝L*tan(α-β/2)；L1＝L/cos(α)；x＝L1*tan(γ/2)；a(x1,y1)＝a((s-x),(2y-y')；b(x2,y2)＝b((s+x),(2y-y'))；c(x3,y3)＝c((s+x),(y-y'))；d(x4,y4)＝d((s-x),(y-y'))；其中s表示轨道机器人在轨道上行进的距离；α为云台角度，表示控制红外热像仪旋转的云台角度；γ为水平视场角，表示红外热像仪在水平方向上的视场角度，β为垂直视场角，表示红外热像仪在垂直方向上的视场角度范围；L表示红外热像仪距离扫描的料垛表面的高度，L1表示红外热像仪到扫描料垛区域中心点的物理距离。如图3所示，点云数据投射点坐标的计算方法，包括如下过程：在点云P坐标值(x,y,z)确定的情况下，通过等比计算公式计算如下，可以得到P’的y坐标，P’的坐标x'值和P的坐标x值相等，最终确定P'的x',y',z'坐标。bc/de＝ab/ady/y'＝(h-z)/hy'＝(y*h)/(h-z)x'＝xz'＝0如图4所示，建立红外扫描区域和激光扫描区域的对应关系，包括如下过程：P1点为上一张图的P',即为点云数据投射到地面的点，同理可以计算出P2,P本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于料场模型和温度模型的数据融合方法，其特征在于，步骤为：/n(1)计算单帧热像图投射点的坐标区域范围；/n(2)计算点云数据投射点坐标；/n(3)通过热像图确定点云数据在料垛实际点坐标；/n(4)热像图分割区域计算平均温度值；/n(5)实现料垛表面点云温度。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于料场模型和温度模型的数据融合方法，其特征在于，步骤为：
(1)计算单帧热像图投射点的坐标区域范围；
(2)计算点云数据投射点坐标；
(3)通过热像图确定点云数据在料垛实际点坐标；
(4)热像图分割区域计算平均温度值；
(5)实现料垛表面点云温度。


2.根据权利要求1所述的一种基于料场模型和温度模型的数据融合方法，其特征在于：通过红外热像仪计算单帧热像图投射点的坐标区域范围，具体方法如下：通过红外热像仪在轨道机器人的带动下扫描的单帧热像图的坐标区域范围，所处的坐标系和激光扫描仪所处的坐标系是同一个，计算a,b,c,d四个点的x,y坐标值，从而确定单帧热像图的区域范围；
y＝L*tan(α)；
y’＝L*tan(α-β/2)；
L1＝L/cos(α)；
x＝L1*tan(γ/2)；
a(x1,y1)＝a((s-x),(2y-y')；
b(x2,y2)＝b((s+x),(2y-y'))；
c(x3,y3)＝c((s+x),(y-y'))；
d(x4,y4)＝d((s-x),(y-y'))；
其中s表示轨道机器人在轨道上行进的距离；α为云台角度，表示控制红外热像仪旋转的云台角度；γ为水平视场角，表示红外热像仪在水平方向上的视场角度，β为垂直视场角，表示红外热像仪在垂直方向上的视场角度范围；L表示红外热像仪距离扫描的料垛表面的高度，L1表示红外热像仪到扫描料垛区域中心点的物理距离。


3.根据权利要求1所述的一种基于料场模型和温度模型的数据融合方法，其特征在于：通过激光测距仪在轨道机器人的带动下计算点云数据在地面投射点实际坐标；具体如下：在点云P坐标值(x,y,z)确定的情况下，通过等比计算公式计算如下，可以得到P’的y坐标，P’的坐标x'值和P的坐标x值相等，最终确定P'的x',y',z'坐标。


4.根据权利要求3...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋志军，朱元彩，李转，袁琳，
申请(专利权)人：徐州中矿奥特麦科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32