CN110672212A - 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 - Google Patents

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 Download PDF

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Abstract

本发明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。

Description

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
技术领域
本发明涉及温度检测技术领域，具体涉及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。
背景技术
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。如申请号为201510279063.X的中国专利公开了一种房间立体温度图像的检测系统以及控制方法，其具体公开了使用两个平面温度传感器，检测两个垂直平面的温度，融合为房间立体温度，但是此方案对温度传感器的布置位置有严格要求，不适用于实际产品中。如申请号为201810583155.0的中国专利公开了一种大尺寸管道红外测温三维定位方法，其具体公开了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，计算出管道的3D模型，在将红外图像中温度值赋值到管道3D模型上，但此专利限制为管道应用，并且需要在管道表面设置编码人工标记点，专利应用局限性比较大。
传统空调检测温度只在空调内部有一个环境感温包，在空调的进风口检测空气温度，空调以单点检测的温度，作为整个房间的空间温度进行温度控制，对房间的温度检测不准确。并且由于空调的安装位置与用户之间存在一定距离，空调内部环境感温包检测的温度，与用户附近的温度存在较大差异，进一步加大了空调检测温度的误差。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提出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，可以实时检测周围空间的三维温度场，并根据三维温度场进行空调模式的调整。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种空间三维温度场检测方法，通过传感器检测得出相关数据，所述相关数据至少包括温度数据，利用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。
进一步的，所述通过传感器检测得出相关数据具体为：通过空间三维检测传感器获取空间三维数据，通过温度传感器获取二维平面温度场数据，空间三维数据结合二维平面温度场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。通过空间三维数据与温度二维数据的结合可以获得当前空间的三维温度数据，且准确率高，相对于现有的二维温度检测更具有应用前景。所述空间三维检测传感器可以用多种检测方式产生深度数据：TOF、结构光、双路结构光、超声波、微波等。
进一步的，所述空间三维数据包括平面二维数据以及深度数据，所述深度数据为点到传感器的距离信息，空间的深度数据即为空间各个点到传感器的距离信息。平面二维数据主要为坐标数值，利用空间获取的二维坐标对应温度的二维坐标，然后空间二维坐标对应的深度数据即对应温度，该组合方式准确率高，且容易实现。
进一步的，所述空间三维数据结合二维平面温度场数据计算得出空间三维物体表面的温度数据的具体计算步骤为：空间的平面二维数据对应二维平面温度场数据，空间的平面二维数据相对应的深度数据组合温度数据即表示为该点温度信息，所有深度数据结合温度数据即得到组合后的深度数据与二维平面温度场数据，深度数据转化为空间点云数据，点云数据即包含空间坐标数值和该点的温度值，即得到空间各点的温度值。从点到面再到空间的一一组合，可以获取到整个空间准确的温度分布信息，而且采用每一个点对应一个温度的方式保证了获得的温度信息的准确性，同时在某一个点出现偏差的情况下不会对整体产生大的影响。
进一步的，所述深度数据结合温度数据过程中可以根据插值法对数据进行扩展或根据抽样法进行缩小。在当前获取的数据太少的情况下，采用插值法对数据进行扩充，保证最后计算出的空间温度数据准确偏差小；同样的在获取的数据太多的情况下，就可以采用随机抽样或者特定位置抽样的方式减少计算量，用于计算的数据需要在保证准确性，即在保证准确率的情况才可以减少数据。
进一步的，所述空间三维检测传感器为两个RGB摄像头，所述RGB摄像头基于视差原理并利用成像设备从不同的位置获取被测空间的两幅图像，通过计算图像对应点间的位置偏差，来获取空间三维几何信息。使用RGB摄像头作为传感器检测，可以有效地节约成本，而且安装更简单，操作起来更为方便。
进一步的，所述通过传感器检测得出相关数据具体为：通过两个温度场检测传感器获取平面温度场数据，利用视像差计算出空间深度数据，结合深度数据和平面温度场数据估算空间温度场。通过二维的检测得到三维的温度信息，进而得到整个空间的温度信息，信息的准确性高，应用范围大，而且二维检测更有利于节约成本。
进一步的，所述两个温度场检测传感器在结构安装上需要拉开一定距离。同一直线上的3个点在都投影到感光元件的同一个点，因此单独的这个温度场检测传感器没法分辨三个点的距离，但是这3个点在上端温度场检测传感器投影的位置不同，通过三角测量法和两个温度场检测传感器基线距离B，可以计算出这3个点离温度场检测传感器平面距离，即为深度数据。
进一步的，所述温度场检测传感器为阵列式的红外测温元件组成的，可以检测空间多个点的温度值。
一种计算机可读存储介质，用于存储计算机程序，所述计算机程序被处理器调用时实现以上任一项所述的空间三维温度场检测方法。
一种空调，包括处理器和存储器，所述存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序被所述处理器调用时实现以上任一项所述的空间三维温度场检测方法。
本发明提供的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的有益效果在于：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。
附图说明
图1为本发明实施例1步骤流程图；
图2为本发明实施例4步骤流程图；
图3为本发明实施例1数据对应图；
图4为本发明实施例2数据对应图；
图5为本发明实施例3数据对应图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属于本发明的保护范围。
实施例1：一种空间三维温度场检测方法。
一种空间三维温度场检测方法，通过空间三维检测传感器获取空间三维数据，通过温度传感器获取二维平面温度场数据，空间三维数据结合二维平面温度场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；所述空间三维数据包括平面二维数据以及深度数据，所述深度数据为点到传感器的距离信息，空间的深度数据即为空间各个点到传感器的距离信息；平面二维数据主要为坐标数值，利用空间获取的二维坐标对应温度的二维坐标，然后空间二维坐标对应的深度数据即对应温度；空间的平面二维数据相对应的深度数据组合温度数据即表示为该点温度信息，所有深度数据结合温度数据即得到组合后的深度数据与二维平面温度场数据，深度数据转化为空间点云数据，点云数据即包含空间坐标数值和该点的温度值，即得到空间各点的温度值。
当深度数据与二维平面温度数据分辨率一致时，深度数据为320*240，二维平面温度数据为320*240，处理过程如下：
（1）如图3所示，平面温度距离校准：T=Ta1+αA1（α为距离校准系数，即根据空间点的距离，补偿检测到的平面温度值）；
（2）深度数据与校准后的平面温度数据，组合成带距离信息的温度数据：
(A1,T)A1为该点的深度数据值(即距离)，T为该点校准后的温度；
（3）所有深度数据（320*240个点），均按以上方法处理，即得到组合后的深度数据与二维平面温度场数据；
（4）深度数据转化为空间点云数据，点云数据即包含空间坐标数值和该点的温度值，即得到空间各点的温度值。
实施例2：一种空间三维温度场检测方法。
与实施例1不同在于，深度数据比二维平面温度数据分辨率高，深度数据为320*240，二维平面温度数据为32*24，处理过程如下：
（1）如图4所示，平面温度距离校准：T11=Ta1+αA1，T12=Ta1+αA2，（α为距离校准系数，即根据空间点的距离，补偿检测到的平面温度值）；
（2）深度数据与校准后的平面温度数据，组合成带距离信息的温度数据：
[(A1,T11);( A2,T12);……] ，A1为点的深度数据值(即距离)，T11为该点校准后的温度；A2为点的深度数据值(即距离)，T12为该点校准后的温度；
（3）所有深度数据（320*240个点），均按以上方法处理，即得到组合后的深度数据与二维平面温度场数据；
（4）深度数据转化为空间点云数据，点云数据即包含空间坐标数值和该点的温度值，即得到空间各点的温度值。
实施例3：一种空间三维温度场检测方法。
与实施例1不同之处在于，深度数据比二维平面温度数据分辨率低，深度数据为320*240，二维平面温度数据为640*480，处理过程如下：
（1）如图5所示，温度点数据融合与距离校准：取深度数据值包含的温度值进行平均化处理（以M*N个点为例）：
TD1= (TA1+TA2 +TB1,+TB2+…+TMN)/(M*N)，
TD1’=TD1+αD1（α为距离校准系数，即根据空间点的距离，补偿检测到的平面温度值）；
（2）深度数据与校准后的平面温度数据，组合成带距离信息的温度数据：
(D1, TD1’)D1为该点的深度数据值(即距离)，TD1’为该点校准后的温度；
（3）所有深度数据（320*240个点），均按以上方法处理，即得到组合后的深度数据与二维平面温度场数据；
（4）深度数据转化为空间点云数据，点云数据即包含空间坐标数值和该点的温度值，即得到空间各点的温度值。
实施例1-3的数据处理，可以使用插值法进行扩展（如分辨率320*240插值为640*480）或抽样法进行缩小（如分辨率640*480缩小为320*240），以提高或减少数据量。
实施例4：一种空间三维温度场检测方法。
一种空间三维温度场检测方法，通过两个温度场检测传感器获取平面温度场数据，利用视像差计算出空间深度数据，结合深度数据和平面温度场数据进行估算空间温度场；两个温度场检测传感器在结构安装上需要拉开1米的距离，温度场检测传感器为阵列式的红外测温元件组成的。
实施例5：一种计算机可读存储介质。
一种计算机可读存储介质，用于存储计算机程序，所述计算机程序被处理器调用时实现实施例1-4任一项所述的空间三维温度场检测方法。
实施例6：一种空调。
一种空调，包括处理器和存储器，所述存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序被所述处理器调用时实现实施例1-4任一项所述的空间三维温度场检测方法。
实施例7：一种无人机。
一种无人机，包括处理器和存储器，所述存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序被所述处理器调用时实现实施例1-4任一项所述的空间三维温度场检测方法。
实施例8：一种扫地机器人。
一种扫地机器人，包括处理器和存储器，所述存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序被所述处理器调用时实现实施例1-4任一项所述的空间三维温度场检测方法。
实施例9：一种家用机器人。
一种家用机器人，包括处理器和存储器，所述存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序被所述处理器调用时实现实施例1-4任一项所述的空间三维温度场检测方法。
以上所述为本发明的较佳实施例而已，但本发明不应局限于该实施例和附图所公开的内容，所以凡是不脱离本发明所公开的精神下完成的等效或修改，都落入本发明保护的范围。

Claims (11)

1.一种空间三维温度场检测方法，其特征在于，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，利用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。
2.如权利要求1所述的空间三维温度场检测方法，其特征在于：所述通过传感器检测得出相关数据具体为：通过空间三维检测传感器获取空间三维数据，通过温度传感器获取二维平面温度场数据，空间三维数据结合二维平面温度场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。
3.如权利要求2所述的空间三维温度场检测方法，其特征在于：所述空间三维数据包括平面二维数据以及深度数据，所述深度数据为点到传感器的距离信息，空间的深度数据即为空间各个点到传感器的距离信息。
4.如权利要求3所述的空间三维温度场检测方法，其特征在于：所述空间三维数据结合二维平面温度场数据计算得出空间三维物体表面的温度数据的具体计算步骤为：空间的平面二维数据对应二维平面温度场数据，空间的平面二维数据相对应的深度数据组合温度数据即表示为该点温度信息，所有深度数据结合温度数据即得到组合后的深度数据与二维平面温度场数据，深度数据转化为空间点云数据，点云数据即包含空间坐标数值和该点的温度值，即得到空间各点的温度值。
5.如权利要求4所述的空间三维温度场检测方法，其特征在于：所述深度数据结合温度数据过程中可以根据插值法对数据进行扩展或根据抽样法进行缩小。
6.如权利要求2所述的空间三维温度场检测方法，其特征在于：所述空间三维检测传感器为两个RGB摄像头，所述RGB摄像头基于视差原理并利用成像设备从不同的位置获取被测空间的两幅图像，通过计算图像对应点间的位置偏差，来获取空间三维几何信息。
7.如权利要求1所述的空间三维温度场检测方法，其特征在于：所述通过传感器检测得出相关数据具体为：通过两个温度场检测传感器获取平面温度场数据，利用视像差计算出空间深度数据，结合深度数据和平面温度场数据估算空间温度场。
8.如权利要求7所述的空间三维温度场检测方法，其特征在于：所述两个温度场检测传感器在结构安装上需要拉开一定距离。
9.如权利要求7所述的空间三维温度场检测方法，其特征在于：所述温度场检测传感器为阵列式的红外测温元件组成的。
10.一种计算机可读存储介质，用于存储计算机程序，其特征在于：所述计算机程序被处理器调用时实现权利要求1至9任一项所述的空间三维温度场检测方法。
11.一种智能家电，包括处理器和存储器，所述存储器用于存储计算机程序，其特征在于：所述计算机程序被所述处理器调用时实现权利要求1至9任一项所述的空间三维温度场检测方法。
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