本发明专利技术公开了一种基于数字孪生的设备三维热成像方法、装置及设备，属于图像处理技术领域，方法包括以下步骤：S1、创建设备模型；S2、采集设备热成像图像；S3、将热成像图像与设备模型纹理的基础颜色贴图进行特征校验比对，识别并提取关键特征点并获取其温度数据和UV坐标，生成设备关键点信息矩阵；S4、生成基于设备模型的热图像纹理，并将该热图像纹理与所述基础颜色贴图叠加生成具有热图像的设备模型；S5、设备模型的热图像纹理数据，将会随着S3中设备关键点信息矩阵的实时信息变化而进行动态改变，并在三维场景中进行实时渲染。本发明专利技术使三维场景中的设备表面实时呈现其三维热力分布，便于设备问题的精准定位以及故障分析。便于设备问题的精准定位以及故障分析。便于设备问题的精准定位以及故障分析。
【技术实现步骤摘要】
一种基于数字孪生的设备三维热成像方法、装置及设备
[0001]本专利技术涉及图像处理
，尤其涉及一种基于数字孪生对设备进行三维热成像的方法、装置及设备。
技术介绍
[0002]水利行业、电力行业纷纷开始以数字技术与实体经济深度融合为主线，充分依靠数字孪生、大数据、人工智能等新一代信息技术，对大型水电站、电网等运维工作进行赋能，实现在三维场景中对水电站运维、电网运维进行全过程全覆盖实时监测。
[0003]在运维工作中，设备过热问题是常见的电力设备安全隐患之一。目前传统监测技术是采用红外热成像仪在三维场景中通过接入红外热成像的视频流进行实景视频叠加温度颜色的方式呈现，这种方式其实是以输出的视频流为载体，进行二维图像热成像。该方法违背了构建数字孪生三维场景的初衷，即虚拟世界中实时呈现真实世界的物体状态，仍然需要人为地去通过二维图像数据信息与三维场景设备进行理解，无法直观表现设备的热力分布。
[0004]专利号202110120341 .2的中国专利技术专利公开了一种三维热力图生成方法：通过获取热力数据生成基于屏幕显示范围的目标热力纹理，结合渐变色卡生成三维热力图，从而生成三维地图热力图。通过这种方法实现了三维地图的热力表现，其相比于二维热力图，增加了高度和颜色要素，丰富了热力图的展示效果。但由于其温度数据来源为地理位置信息的经纬度和温度数据，因此相对于二维热力图只添加了地形的高度信息和颜色要素，目标是实现地形的三维热力图，但是设备在三维空间有独立的三维空间信息，与经纬度数据无关，因此，这种方法实际上无法实现温度在设备物体表面生成相应的热力分布。
[0005]机器视觉的图像特征识别技术目前已广泛应用于图片特征提取领域，其图像增强和分析算法主要用于在提取数字图像数据中发掘出可以精确、详细且不冗余地表述目标对象的数据，这些数据在图像配准、图像跟踪、图像识别等等有非常多的应用。
技术实现思路
[0006]为了解决上述问题，本专利技术提出一种基于数字孪生的设备三维热成像方法、装置及设备，以使三维场景中的设备表面能够实时呈现其三维热力分布，便于运维人员通过直观的三维场景进行设备监测、对设备问题的精准定位以及故障分析。
[0007]本专利技术解决其技术问题采取的技术方案是：第一方面，本专利技术提供一种基于数字孪生的设备三维热成像方法，包括以下步骤：S1、在三维场景中创建设备模型；S2、采集实体设备的热成像图像；S3、基于机器视觉，将S2的热成像图像与S1设备模型纹理的基础颜色贴图进行特征校验比对，识别并提取设备的关键特征点，并获取关键特征点的温度数据和UV坐标，以生成设备关键点信息矩阵；
S4、基于S3所获取的设备关键点信息矩阵，生成基于设备模型的热图像纹理，并将该热图像纹理作为第二颜色贴图传输到模型的渲染材质中，与所述基础颜色贴图叠加生成具有热图像的设备模型；S5、设备模型的热图像纹理数据，将会随着S3中设备关键点信息矩阵的实时信息变化而进行动态改变，并在三维场景中进行实时渲染。
[0008]进一步地，所述的设备三维热成像方法，还包括：S6、通过构建设备运行温度常态模型对温度异常的设备进行故障预警，基于专家知识库，对设备温度位置和温度数据进行故障特征量诊断，推荐相应的故障诊断方法。
[0009]在一种具体的实施方式中，所述S2的具体步骤包括：S21：在实体设备周围架设若干热成像仪；S22：若干热成像仪相互配合获取设备在不同视角下的热成像图像，所述热成像图像包括设备表面所有的热力分布。
[0010]在一种具体的实施方式中，所述S3的具体步骤包括：S31、基于机器视觉的图像增强和分析算法，从设备热图像中抽取设备的目标特征，将其与设备模型纹理的基础颜色贴图进行颜色特征、纹理特征、形状特征和空间关系特征的校验比对，实现关键特征点的自动识别；S32、提取设备特征关键点数据，在设备热图像中获取该设备关键特征点的温度数据，并在设备模型纹理的基础颜色贴图中获取该设备特征关键点基于纹理贴图的UV坐标；S33、重复S31~S32步骤，基于S32中所获取的关键点温度数据和关键点基于纹理贴图的UV坐标，获取所有关键点数据，生成关键点信息矩阵。
[0011]在一种具体的实施方式中，所述S4的具体步骤包括：S41、根据热成像仪渐变色卡中温度区间与颜色的对应关系，确定关键点信息矩阵中关键点温度所对应的颜色；S42：基于设备关键点信息矩阵中所确定的关键点的UV坐标及颜色，生成设备的第一热成像纹理；S43：获取一关键点UV坐标，遍历其他关键点UV坐标，计算并获取该关键点与其他关键点的向量方向和长度，筛选出该关键点周边的关键点；S44：根据关键点与其周边关键点的距离以及热成像渐变色卡，对第一热成像纹理关键点周边的像素通过混合计算进行颜色填充；S45：重复S43~S44步骤，最终生成完整的基于设备模型的热图像纹理；S46：将生成的热图像纹理作为第二颜色贴图传输到模型的渲染材质中，并对基础颜色贴图和第二颜色贴图进行混合计算，生成具有热图像的设备模型。
[0012]在一种具体的实施方式中，所述S6的具体步骤包括：S61：根据设备历史运行温度数据拟合出设备运行温度常态模型，根据设备不同位置设置不同的温度监测阈值，当设备某一位置温度超过该位置所设定的温度阈值，即进行故障预警；S62：基于设备位置和该位置的温度数据建立设备故障专家知识库，对实际设备位置和温度进行故障特征量诊断，推荐相应的故障诊断方法。
[0013]第二方面，本专利技术还提供了一种基于数字孪生的设备三维热成像装置，包括：
模型创建模块，用以在三维场景中创建实体设备的模型；热成像采集模块，用以采集实体设备的热成像图像；热图像模型分析模块，用以通过机器视觉将热成像图像与设备模型纹理的基础颜色贴图进行特征校验比对，识别并提取设备的关键特征点，并获取关键特征点的温度数据和UV坐标，以生成设备关键点信息矩阵；热图像模型生成模块，用以通过设备关键点信息矩阵生成基于设备模型的热图像纹理，并将该热图像纹理作为第二颜色贴图传输到模型的渲染材质中，与所述基础颜色贴图叠加生成具有热图像的设备模型；孪生渲染模块，用以使设备模型的热图像纹理数据随着设备关键点信息矩阵的实时信息变化而进行动态改变，并在三维场景中进行实时渲染。
[0014]进一步地，所述的设备三维热成像装置，还包括：故障预警模块，用以通过构建设备运行温度常态模型对温度异常的设备进行故障预警，并基于专家知识库对设备温度位置和温度数据进行故障特征量诊断，推荐相应的故障诊断方法。
[0015]第三方面，本专利技术提供一种计算机设备，包括处理器、存储器和总线，所述存储器存储有所述处理器可执行的机器可读指令，当所述计算机设备运行时，所述处理器与所述存储器之间通过总线通信，所述处理器执行所述机器可读指令，以执行如上所述的基于数字孪生的设备三维热成像方法的步骤。
[0016]第四方面，本专利技术提供一种存储介质，该存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行如上所述的基于数字孪生的设备三维热成像方法的步本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于数字孪生的设备三维热成像方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、在三维场景中创建设备模型；S2、采集实体设备的热成像图像；S3、基于机器视觉，将S2的热成像图像与S1设备模型纹理的基础颜色贴图进行特征校验比对，识别并提取设备的关键特征点，并获取关键特征点的温度数据和UV坐标，以生成设备关键点信息矩阵；S4、基于S3所获取的设备关键点信息矩阵，生成基于设备模型的热图像纹理，并将该热图像纹理作为第二颜色贴图传输到模型的渲染材质中，与所述基础颜色贴图叠加生成具有热图像的设备模型；S5、设备模型的热图像纹理数据，将会随着S3中设备关键点信息矩阵的实时信息变化而进行动态改变，并在三维场景中进行实时渲染。2.如权利要求1所述的一种基于数字孪生的设备三维热成像方法，其特征在于，所述的设备三维热成像方法，还包括：S6、通过构建设备运行温度常态模型对温度异常的设备进行故障预警，基于专家知识库，对设备温度位置和温度数据进行故障特征量诊断，推荐相应的故障诊断方法。3.如权利要求1所述的一种基于数字孪生的设备三维热成像方法，其特征在于，所述S2的具体步骤包括：S21：在实体设备周围架设若干热成像仪；S22：若干热成像仪相互配合获取设备在不同视角下的热成像图像，所述热成像图像包括设备表面所有的热力分布。4.如权利要求1所述的一种基于数字孪生的设备三维热成像方法，其特征在于，所述S3的具体步骤包括：S31、基于机器视觉的图像增强和分析算法，从设备热图像中抽取设备的目标特征，将其与设备模型纹理的基础颜色贴图进行颜色特征、纹理特征、形状特征和空间关系特征的校验比对，实现关键特征点的自动识别；S32、提取设备特征关键点数据，在设备热图像中获取该设备关键特征点的温度数据，并在设备模型纹理的基础颜色贴图中获取该设备特征关键点基于纹理贴图的UV坐标；S33、重复S31~S32步骤，基于S32中所获取的关键点温度数据和关键点基于纹理贴图的UV坐标，获取所有关键点数据，生成关键点信息矩阵。5.如权利要求1所述的一种基于数字孪生的设备三维热成像方法，其特征在于，所述S4的具体步骤包括：S41、根据热成像仪渐变色卡中温度区间与颜色的对应关系，确定关键点信息矩阵中关键点温度所对应的颜色；S42：基于设备关键点信息矩阵中所确定的关键点的UV坐标及颜色，生成设备的第一热成像纹理；S43：获取一关键点UV坐标，遍历其他关键...
【专利技术属性】
技术研发人员：贾敬礼，李彬，常中原，张永超，漆炎，李硕，羊鑫，白宗杰，
申请(专利权)人：保定天威新域科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：
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