一种实验室温度场三维成像方法与流程

1.本发明涉及温度检测技术领域，具体涉及一种实验室温度场三维成像方法。


背景技术：

2.传统的空间三维温度场检测方法，是通过在三维空间(x、y、z方向)等距布热电偶阵列，通过热电偶阵列检测的温度，得出空间各点的温度值。再通过软件插值计算，拟合计算出整个空间的温度场。传统方法检测比较准确，但由于需要大量的热电偶，成本极高，通常仅限与实验室测试用。另外，由于热电偶阵列为固定的硬件设备，覆盖的空间范围无法扩展，实际空间也会被固定热电偶的支架所占据，因此该检测方案无法在产品中使用。
3.中国专利申请201910887223.7中提供了一种空间三维温度场检测方法、计算机可读存储介质及智能家电，通过传感器检测得出相关数据，所述相关数据至少包括温度数据，然后依据相关数据计算得出深度数据，结合深度数据和温度数据计算得出空间三维物体表面的温度数据，进而估算空间温度场；本发明有效解决了传统空调温度检测的问题，可以实时检测空间的三维温度信息，且准确率高，并可以根据温度信息进行空调模式的自动调整，以达到更好的使用体验。
4.中国专利申请201210013761.1公开了一种三维温度成像方法，包括如下步骤：通过三维成像序列的扫描得到图像数据；在所述图像数据中进行选取得到相应层面的图像数据；分别计算所述相应层面的待测区域的背景相位；根据所述计算得到的背景相位进行线性插值得到其它层面的图像数据的背景相位；逐层计算图像数据中待测区域的实际相位和背景相位之间的差值得到温度变化图。上述三维温度成像方法及系统，在计算了选取的相应层面的图像数据所对应的背景相位之后，根据计算得到的背景相位进行线性插值得到其它层面的图像数据的背景相位，不需要进行大量的运算，大大提高了计算效率。
5.中国专利申请cn202010920348.8中公开了一种基于空间插值与bim的粮仓温度分布模式检测方法。该方法包括：构建粮仓建筑信息模型；生成三维格网空间；根据温度传感器实时测得的温度数值，利用空间插值方法对三维格网空间的格网点进行温度插值，得到每个格网点的温度；针对每一个格网空间，计算格网空间的各顶点温度值的平均值作为该格网空间的温度值，生成粮仓三维格网空间温度场；根据粮堆顶部热成像图像以及热成像像素值与粮堆温度之间的标定关系，生成粮堆顶部热成像温度场；利用粮堆顶部热成像温度场对粮仓三维格网空间温度场进行融合校正；通过webgis技术将粮仓场景以及实时三维温度场展示在前台页面。
6.但是现有技术中公开的测试方法并不适用于需要温度场的体验暖通实验室或者舒适性实验室中，因此需要设计出一种实验室温度场三维成像方法。


技术实现要素：

7.本发明提供了一种实验室温度场三维成像方法，采用输入离散型的三维温度数组成三维图像，来解决三维成像的目的。
8.为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
9.一种实验室温度场三维成像方法，通过传感器检测得出相关数据，所述相关数据至少包括房间三维数据；
10.所述的房间三维数据得出具体方法为：温度传感器通过数据采集器采集数据，获取三维温度数据，经数组优化模块优化，得到优化后的三维数组，优化后的三维数组通过三维对象比例对应的像素点个数做高密度的插值算法，生成一个和三维对象尺寸对应像素的三维数组，然后经数组转换像素模块把三维数组转成像素点数组，然后经构建多形状模块将房间空间的形状划分成不同体积的长方体，并创建多个基本对象合成多边体三维对象，将多边体三维对象表面对应的数组坐标位置的像素点铺设到三维对象表面，然后经立体对象纹理处理模块对整个三维对象进行表面的纹理渲染，最后合成三维对象，从而完成房间温度场的三维温度场映射。
11.其中，所述的三维数组转换成像素点数组方法为：
12.首先，把三维数组转成多个二维数组，在二维数据上进行插值，使用双三次曲面产生插值点并保证插入曲面的一阶偏导数和二阶导数是连续的；
13.然后，在二维数组插值完成之后，使用使0到255之间的红、绿、蓝rgb值转换为相应的rgb颜色值，做255个颜色值一维数组并给温度场设定最大温度和最小温度的温度范围，在温度范围内做插值处理对应255度温度值；
14.最后，在多个二维数组中的温度数值替换成相应的rgb颜色值，再把二维数组组成三维数组。
15.其中，所述的三维对象进行表面的纹理处理，包括以下步骤：
16.(1)对温度场的立体形状做建模，创建三维对象的几何形状，并对每个几何形状的体积进行设计，把多个基本几何形状在三维坐标中拼成需要的形状并合并成一个对象；
17.(2)给每个对象赋予对象颜色，三维对象的颜色数组值根据对应坐标在三维几何形状的外表描绘像素，并在几何形状表面做纹理处理，即可完成三维温度场的描绘。
18.当需要看内部温度时，只需要几何图形的变形让内部结构外露，三维数组对应的颜色值会显示出来。
19.上述步骤(1)中所述的几何图形包括立方形、球形、锥体和圆柱体等基本几何形状。
20.本发明提供的实验室温度场三维成像方法的有益效果在于：采用输入离散型的三维温度数组成三维图像，来解决目前无法三维成像的目的，具有更好的使用体验。
21.和现有技术的区别和效果：实验室的温度场成像可以分解成不同大小的基本几何对象，在实际检测的温度点也根据基本的几何对象进行划分成三维数组，然后通过三维数据的离散插值和颜色对应，生成了三维数组的像素点。根据不同的体积选择可以选取对应的三维像素点生成纹理铺设在温度场三维图的表面，就可以生成三维的温度场图，并用温度对应的颜色显示出来。并可以查看温度场内部的对应温度，而且是连续的颜色图形显示。和真实的温度分布一样。
附图说明
22.图1本发明实施例1所述的实验室温度场三维成像方法流程图；
23.图2本发明实施例1所述的三维数组转换成像素点数组。
具体实施方式
24.为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
25.实施例1一种实验室温度场三维成像方法
26.如图1，通过传感器检测得出相关数据，所述相关数据至少包括房间三维数据；
27.所述的房间三维数据得出具体方法为：温度传感器通过数据采集器采集数据，获取三维温度数据，经数组优化模块优化，得到优化后的三维数组，优化后的三维数组通过三维对象比例对应的像素点个数做高密度的插值算法，生成一个和三维对象尺寸对应像素的三维数组，然后经数组转换像素模块把三维数组转成像素点数组，然后经构建多形状模块将房间空间的形状划分成多个不同体积的长方体，并创建多个基本对象合成多边体三维对象，将多边体三维对象表面对应的数组坐标位置的像素点铺设到三维对象表面，然后经立体对象纹理处理模块对整个三维对象进行表面的纹理渲染，最后合成三维对象，从而完成房间温度场的三维温度场映射。
28.其中，所述的三维数组转换成像素点数组方法为：
29.首先，把三维数组转成多个二维数组，在二维数据上进行插值，使用双三次曲面产生插值点并保证插入曲面的一阶偏导数和二阶导数是连续的；
30.如图2，二维数组xi和yi用于指定要进行插值的坐标，插值多少次xi和yi的长度就是多少。也即，zim,n的坐标是(xim,n,yim,n)，m和n是xi、yi和zi的索引。一维数组x和y用于指定z的坐标。i和j是x和y的索引。二维数组z用于表示对应的应变量，红色的点用于指定zim,n的位置。
31.在二维数组插值完成之后，使用使0到255之间的红、绿、蓝rgb值转换为相应的rgb颜色值，做255个颜色值一维数组并给温度场设定最大温度和最小温度的温度范围，在温度范围内做插值处理对应255度温度值；
32.最后，在多个二维数组中的温度数值替换成相应的rgb颜色值，再把二维数组组成三维数组。
33.其中，所述的三维对象进行表面的纹理处理，包括以下步骤：
34.(1)对温度场的立体形状做建模，创建三维对象的几何形状，并对每个几何形状的体积进行设计，把多个基本几何形状在三维坐标中拼成需要的形状并合并成一个对象；
35.(2)给每个对象赋予对象颜色，三维对象的颜色数组值根据对应坐标在三维几何形状的外表描绘像素，并在几何形状表面做纹理处理，即可完成三维温度场的描绘。
36.当需要看内部温度时，只需要几何图形的变形让内部结构外露，三维数组对应的
颜色值会显示出来。
37.上述步骤(1)中所述的几何图形包括立方形、球形、锥体和圆柱体等基本几何形状。
38.本发明提供的实验室温度场三维成像方法的有益效果在于：采用输入离散型的三维温度数组成三维图像，来解决目前无法三维成像的目的，具有更好的使用体验。
39.上述详细说明是针对本发明其中可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本发明技术方案的范围内。