CN108775961A - 一种大尺寸管道红外测温三维定位方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种大尺寸管道红外测温三维定位方法，其特征在于：采用红外与可见光双目成像系统拍摄管道表面红外热图像和可见光图像，在大尺寸管道表面设置编码人工标记点，通过可见光图像中多个编码人工标记点计算出可见光摄像机方位，再根据可见光摄像机与红外摄像机之间位置关系，得到红外摄像机方位，根据管道3D模型，通过虚拟成像获取管道3D表面在红外图像中位置，将红外图像中温度值赋值到管道3D模型上。本发明方法可以实现红外图像自动映射到管道3D模型上，实现管道等对象温度异常自动监测。
Description
技术领域
本发明属于安全检测技术领域，具体涉及一种大尺寸管道红外测温三维定位方法。
背景技术
近年来，红外热成像测温技术被广泛应用于石油管道、排水管等对象温度异常检测。由于红外图像只显示温度场分布，不能讲温度场与被动对象直观联系。近期，学者将红外与可见光相机融合在一起，构成红外/可见光双目成像系统用于管道等温度检测。人眼可借助可见光图像，大致判定温度异常区域。
随着，自动化技术的发展，一种全自动的红外温度异常检测系统，需要在线检测温度异常点位于大尺寸管道3D表面上具体位置。显然，现有基于人眼定位的方法，不能满足实际应用需求。
为此，迫切需要一种可以将红外热成像仪拍摄的红外图像自动映射到3D对象表面的方法，实现红外测温三维定位。
发明内容
为实现红外测温数据自动关联到大尺寸管道表面，实现管道温度异常检测自动化，本发明提供一种大尺寸管道红外测温三维定位方法，其特征在于：采用红外与可见光双目成像系统拍摄管道表面红外热图像和可见光图像，在大尺寸管道表面设置编码人工标记点，通过可见光图像中多个编码人工标记点计算出可见光摄像机方位，再根据可见光摄像机与红外摄像机之间位置关系，得到红外摄像机方位，根据管道3D模型，通过虚拟成像获取管道3D表面在红外图像中位置，将红外图像中温度值赋值到管道3D模型上。
优选地，红外摄像机与可见光摄像机光轴平行，可见光摄像机成像视场大于红外摄像机。
优选地，红外摄像机与可见光摄像机的内参已知且确定不变，红外摄像机与可见光摄像机的相对位置关系事先标定，且两者位置相对固定。
优选地，大尺寸管道3D模型已知，在大尺寸管道上设置的多个编码人工标记点相对于管道的三维坐标已知。
附图说明
图1是红外与可见光双目成像系统对管道测温示意图
图2是基于多个编码人工标记点计算可见光相机位置示意图
图3是红外测温数据向3D管道表面映射示意图
1、管道，2、编码标记点，3、可见光相机，4、红外相机，5、可见光相机视场角，6、红外相机视场角，7、可见光图像，8、编码标记点像，9、红外热图像，10、管道表面某点，11、管道表面某点在红外图像中位置。
具体实施方式
下面结合附图对本发明内容进行详细说明。
如图1所示，采用一台红外相机(4)、一台可见光相机(3)并列安装，构成红外与可见光双目成像系统对管道(1)表面进行可见光与红外成像，分别获取管道表面可见光图像和红外热图像。在管道表面设置n个编码标记点(2)，n的取值范围为3～1000000。其中，可见光相机(3)与红外相机(4)的光轴平行，可见光相机视场角(5)大于红外相机视场角(6)，以保证可见光成像区域完全覆盖红外成像区域。
其中，可见光相机(3)的分辨率不小于200万像素，红外相机(4)的分辨率不小于320*240像素，管道三维模型是已知的，并且编码人工标记点(2)在管道表面的三维坐标也是已知的。
可见光相机(3)与红外相机(4)相对位置固定。
采用张正友摄像机标定方法，对可见光相机和红外相机进行标定，确定可见光相机内参、外参，红外相机内参、外参，并采用可同时被可见光相机和红外相机成像的标定板，对可见光相机与红外相机的相对位置关系进行标定，找到可见光相机成像系统与红外相机成像系统的转换关系。
在应用中，采用可见光与红外双目成像系统对管道(1)进行成像，分别获取可见光图像和红外测温图像。如图2所示，在可见光图像中，提取n个编码标记点在可见光图像中位置，然后，采用PNP算法，基于n个编码标记点，利用可见光相机的内参，估计出可见光相机相对于管道的姿态，再根据红外相机与可见光相机之间位置关系，估计出红外相机相对于管道的姿态；接着，根据管道的三维模型，将管道表面进行网格化处理，如图3所示，根据红外相机相对于管道的姿态，将网格三维坐标(10)映射到红外热图像坐标(11)上，并通过图像插值，获取该网格的测温数据，依次对观察区域内所有网格进行处理，即可完成该成像区域内管道红外测温三维定位。
在图2中，o是可见光相机光心，x、y、z是可见光相机成像坐标系，在图3中，o’是红外相机光心，x’、y’、z’是红外相机成像坐标系。
以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
Claims (4)
1.一种大尺寸管道红外测温三维定位方法，其特征在于：采用红外与可见光双目成像系统拍摄管道表面红外热图像和可见光图像，在大尺寸管道表面设置编码人工标记点，通过可见光图像中多个编码人工标记点计算出可见光摄像机方位，再根据可见光摄像机与红外摄像机之间位置关系，得到红外摄像机方位，根据管道3D模型，通过虚拟成像获取管道3D表面在红外图像中位置，将红外图像中温度值赋值到管道3D模型上。
2.根据权利要求1所述的大尺寸管道红外测温三维定位方法，其特征是：红外摄像机与可见光摄像机光轴平行，可见光摄像机成像视场大于红外摄像机。
3.根据权利要求1所述的大尺寸管道红外测温三维定位方法，其特征是：红外摄像机与可见光摄像机的内参已知且确定不变，红外摄像机与可见光摄像机的相对位置关系事先标定，且两者位置相对固定。
4.根据权利要求1所述的大尺寸管道红外测温三维定位方法，其特征是：大尺寸管道3D模型已知，在大尺寸管道上设置的多个编码人工标记点相对于管道的三维坐标已知。
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