基于数字孪生环境的三维温度场构建方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了基于数字孪生环境的三维温度场构建方法，包括：利用扫描设备获取目标物点云数据，利用红外相机获取目标物的红外图像以及红外图像中各像素点对应的温度值，所述扫描设备和所述红外相机的位置相对固定；对于目标物在红外相机的任一视角，根据目标物点云数据和预先获取的环境点云数据确定所述扫描设备的位置信息，根据所述扫描设备的位置信息确定所述红外相机的位置信息，以红外相机的位置信息为基准，确定目标物点云数据对应的温度值。本发明专利技术还公开了基于数字孪生环境的三维温度场构建装置。本发明专利技术能够构建三维温度场，解决了二维图像分析时比较片面的问题。决了二维图像分析时比较片面的问题。决了二维图像分析时比较片面的问题。

【技术实现步骤摘要】
基于数字孪生环境的三维温度场构建方法及装置


[0001]本专利技术涉及计算机三维仿真、虚拟现实、图像显示、点云处理领域。更具体地说，本专利技术涉及一种基于数字孪生环境的三维温度场构建方法及装置。

技术介绍

[0002]随着计算机计算硬件和软件的发展，数字孪生技术和红外测温技术越来越成熟，数字孪生技术已经应用到房屋建设、文物保护等方向，红外测试技术也得到了广泛的应用。目前市场上有很种类繁多的红外相机，基于红外测温技术的研究也随处可见，在常见的使用方法上，主要基于平面图像的温度计算和分析，首先从某个固定方向对被观测物进行红外测量，得到这个方向上的温度图，然后分析这个温度图，得到温度分布曲线或是长时间的温度变化趋势。这种方法实施简单，得到的结果只是一个二维维度上的温度变化，并不能在整体上得到被测物的全景分析结果。因此，亟需设计一种能够一定程度克服上述缺陷的技术方案。

技术实现思路

[0003]本专利技术的一个目的是提供一种基于数字孪生环境的三维温度场构建方法及装置，能够构建三维温度场，解决了二维图像分析时比较片面的问题。
[0004]为了实现根据本专利技术的这些目的和其它优点，根据本专利技术的一个方面，提供了基于数字孪生环境的三维温度场构建方法，包括：
[0005]利用扫描设备获取目标物点云数据，利用红外相机获取目标物的红外图像以及红外图像中各像素点对应的温度值，所述扫描设备和所述红外相机的位置相对固定；
[0006]对于目标物在红外相机的任一视角，根据目标物点云数据和预先获取的环境点云数据确定所述扫描设备的位置信息，根据所述扫描设备的位置信息确定所述红外相机的位置信息，以红外相机的位置信息为基准，确定目标物点云数据对应的温度值。
[0007]进一步地，所述的基于数字孪生环境的三维温度场构建方法，所述扫描设备为激光雷达。
[0008]进一步地，所述的基于数字孪生环境的三维温度场构建方法，所红外相机包含了相机本体和云台，所述相机本体安装在云台之上，，所述扫描设备与所述红外相机的竖向位置相对固定。
[0009]进一步地，所述的基于数字孪生环境的三维温度场构建方法，所述云台设置在无人机或机器人上，通过所述无人机或所述机器人以预定路线围绕目标物移动，采集目标物各视角的目标物点云数据、红外图像以及红外图像中各像素点对应的温度值。
[0010]进一步地，所述的基于数字孪生环境的三维温度场构建方法，所述云台记录所述红外相机的角度信息，根据所述角度信息和所述红外相机的位置信息确定视角。
[0011]进一步地，所述的基于数字孪生环境的三维温度场构建方法，以红外相机的位置和云台角度信息为基准，对目标物点云数据进行变换处理，得到目标物点云数据在红外相
机屏幕空间中对应的坐标信息，根据坐标信息及各像素点在红外图像中的位置，确定目标物点云数据对应的像素点及温度值。
[0012]进一步地，所述的基于数字孪生环境的三维温度场构建方法，还包括：根据所述红外相机的位置信息及目标物点云数据计算目标物点云数据的深度信息；根据目标物点云数据的深度信息，确定红外相机屏幕空间中每个像素点对应的最近的点云数据。这些实施例能够筛选出距离每个像素点最近的点云数据，提高点云数据与温度值对应的准确性。
[0013]进一步地，所述的基于数字孪生环境的三维温度场构建方法，根据环境影响因子和目标物影响因子，对红外图像中各像素点对应的温度值进行校正。
[0014]进一步地，所述的基于数字孪生环境的三维温度场构建方法，还包括：
[0015]以上一视角的红外图像中各像素点对应的温度值及深度信息作为输入，以下一视角中红外图像中各像素点对应的温度值为输出，训练获得神经网络预测模型；
[0016]获取任一视角中红外图像中各像素点对应的温度值及深度信息，输入神经网络预测模型，将输出的下一视角的红外图像中各像素点对应的温度值与实际的下一视角的红外图像中各像素点对应的温度值进行比较，若存在一个温度误差大于设定阈值，则对该视角的红外图像以及红外图像中各像素点对应的温度值进行重新采集。
[0017]根据本专利技术的另一个方面，基于数字孪生环境的三维温度场构建装置，包括：
[0018]处理器；
[0019]存储器，其存储有可执行指令；
[0020]其中，所述处理器被配置为执行所述可执行指令，以执行所述的基于数字孪生环境的三维温度场构建方法。
[0021]本专利技术至少包括以下有益效果：
[0022]本专利技术只需要使用扫描设备和红外相机，即可把二维图像精准的映射到三维点云上，以达到构建三维温度场的目的，解决了二维图像分析时比较片面的问题，并且所用设备简单，可复制性强。
[0023]本专利技术的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本专利技术的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
[0024]图1为本专利技术的框架图；
[0025]图2为本专利技术一个实施例得到的效果图。
具体实施方式
[0026]下面结合附图对本专利技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
[0027]应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
[0028]如图1所示，本申请的实施例提供了基于数字孪生环境的三维温度场构建方法，包括：S1、利用扫描设备获取目标物点云数据，利用红外相机获取目标物的红外图像以及红外图像中各像素点对应的温度值，所述扫描设备和所述红外相机的位置相对固定；S2、对于目
标物在红外相机中的任一视角，根据目标物点云数据和预先获取的环境点云数据确定所述扫描设备的位置信息，根据所述扫描设备的位置信息确定所述红外相机的位置信息，以红外相机的位置信息为基准，确定目标物点云数据对应的温度值。
[0029]在上述实施例中，扫描设备可以使用现有的任意点云扫描设备，红外相机能够采集目标物的红外图像，以及红外图像中各像素点的温度值。利用现有任意的移动设置带动红外相机和扫描设备围绕目标物移动，采集各视角的目标物点云数据、红外图像及温度值，为构建三维温度场做准备。扫描设备和红外相机的位置相对固定，即是可以通过其中一个的位置确定另一个的位置。对于任一视角，即红外相机的一个拍摄角度，获取目标物的点云数据、红外图像及温度值，根据目标物点云数据和预先获取的环境点云数据，确定扫描设备的位置信息，继而根据扫描设备与红外相机的位置关系，确定红外相机的位置信息。以红外相机的位置信息为基准，转换目标物点云数据，使得目标物点云数据能够与红外相机拍摄的红外图像的像素点对应起来，进而获得目标物点云数据的温度值，实现三维温度场的构建。可以看出，本实施例只需要使用扫描设备和红外相机，即可把二维图像精准的映射到三维点云上，以达到构建三维温度场的目的，解决了二维图像分析时比较片面的问题，并且所用设备简单，可复制性强。
[0030]在另一些实施例中，所述扫描设备为激光雷达本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于数字孪生环境的三维温度场构建方法，其特征在于，包括：利用扫描设备获取目标物点云数据，利用红外相机获取目标物的红外图像以及红外图像中各像素点对应的温度值，所述扫描设备和所述红外相机的位置相对固定；对于目标物在红外相机的任一视角，根据目标物点云数据和预先获取的环境点云数据确定所述扫描设备的位置信息，根据所述扫描设备的位置信息确定所述红外相机的位置信息，以红外相机的位置信息为基准，确定目标物点云数据对应的温度值。2.如权利要求1所述的基于数字孪生环境的三维温度场构建方法，其特征在于，所述扫描设备为激光雷达。3.如权利要求1所述的基于数字孪生环境的三维温度场构建方法，其特征在于，所述红外相机包含了相机本体和云台，所述相机本体安装在所述云台之上，所述扫描设备与所述红外相机的竖向位置相对固定。4.如权利要求3所述的基于数字孪生环境的三维温度场构建方法，其特征在于，所述云台设置在无人机或机器人上，通过所述无人机或所述机器人以预定路线围绕目标物移动，采集目标物各视角的目标物点云数据、红外图像以及红外图像中各像素点对应的温度值。5.如权利要求3所述的基于数字孪生环境的三维温度场构建方法，其特征在于，所述云台记录所述红外相机的角度信息，根据所述角度信息和所述红外相机的位置信息确定视角。6.如权利要求5所述的基于数字孪生环境的三维温度场构建方法，其特征在于，以红外相机的位置信息和角度信息为基准，对目标物点云数据进行变换处理，得到目标物点...

【专利技术属性】
技术研发人员：耿蓓蕾，王锐，王旭阳，苏劲，
申请(专利权)人：北京易达恩能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：