专利名称：一种基于单个热成像摄像头定位热点的方法
技术领域：
本发明属于信号与信息处理技术领域，涉及到在三维空间内对物体表面产生的热点进行定位。
背景技术：
设备表面的热点，即局部高温现象，会影响电子设备的运行稳定性，同时也是影响制冷效率的主要原因之一。因此，在很多领域需要对热点先定位再消除。一些研究者利用温度传感器网络监测设备表面的温度分布。如“Cool JobAllocation !Measuring the Power Savings of Placing Jobs at Cooling EfficientLocations in the Data Center” 一文中介绍的HP实验室的Bash等人将大量温度传感器部署于IT设备表面用来监测温度分布，从而进行热点检测和定位。“Smart Cooling ofData Centers” 一文介绍了同样来自HP实验室的Patel等人除了利用传感器之外,还使用了可以感知温度分布的机器人来监测IDC室内空间的温度分布。该机器人载有一个树立的旗杆，在旗杆的不同高度装有温度传感器，还载有一台已连接无线局域网的计算机，用于数·据收集和处理。机器人依靠所装载的激光器进行测绘、躲避障碍物。它由事件驱动，可以经最短路径到达指定目的地，然后测量温度分布。“添加热监控电路降低数据中心的能耗”一文介绍了 Maxim公司将大量无线或有线温度传感器节点部署在IT设备表面，来定位热点区域。上述方法均使用一维温度传感器测量“点温度”，一维传感器的优点是可以预先知道各测量点的具体位置，无需重新定位；缺点是只能获得传感器所在位置点的温度，如果热点最高温度点不在传感器所在位置，则无法准确定位热点最高温点位置。相比温度传感器，热成像摄像头的优点是能够以图像的形式显示二维区域的温度分布，可以在更大范围内搜索热点的最高温度位置。在利用热成像摄像头对热点定位方面，一般利用两个摄像头，这两个摄像头可以是相邻的且相对位置固定(也就是立体摄像头)，也可以是分散部署的且可独立旋转的。传统方法首先完成匹配过程，即匹配两幅图像中对应的点，然后根据立体计算理论完成重建过程，即利用两幅被匹配图像中对应的点构建三维模型，从而计算匹配点位置。匹配过程普遍采用的方法是提取图像中的局部特征，然后进行匹配。这些特征对噪声和几何形变要具有一定的鲁棒性。然而，相比于可见光图像，温度图像没有明显的边和角，因此在温度图像中提取特征点以及匹配特征点的准确性较低，从而导致定位准确度较低。在“WMSNs在云计算中心节能减排中的关键技术研究” 一文中，为了提高准确性，提出利用三个热成像摄像头定位一个执占。但是，采用2或3个热成像摄像头定位一个热点，势必要部署更多的热成像摄像头来增加空间覆盖率，才能保证监控空间内任意一个位置都能同时被2个或3个摄像头观测至IJ。由于热成像摄像头的成本较高，为了降低成本，本发明提出利用单个摄像头定位一个热点。
已公开的可对比的技术文献有下面6篇[l]Bash C, Forman G. Cool Job Allocation !Measuring the Power Savings ofPlacing Jobs at Cooling Efficient Locations in the Data Center[C]. USENIX AnnualTechnical Conference, Santa Clara, CA, USA, 2007 :363-368.[2]Patel C D, Bash C E, Beitelmal A H. Smart Cooling of Data Centers[P].USA,6574104. [3] Jones S, Mannas E.添加热监控电路降低数据中心的能耗.今日电子 2009(7) :49-50.[4]刘航.WMSNs在云计算中心节能减排中的关键技术研究.大连理工大学，博士论文，2011.
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供在三维空间内利用单个热成像摄像头定位热点的方法。本发明的技术方案如下热成像摄像头网络由一个基站和一些热成像节点组成。基站为一台计算机，预先根据监控范围内的空间尺寸和内部布局建立三维模型。热成像节点被分散部署在三维空间内。每个节点由一个热成像摄像头和一个具有数据处理能力和通信能力的传感器平台组成，并被固定在一个云台上。传感器平台通过控制云台的旋转来控制热成像摄像头光轴的方位角，并控制热成像摄像头拍摄温度图像。传感器平台可以对所获得的温度图像进行信息处理。节点之间以及节点与基站之间可以进行有线或无线通信。节点的以下参数为已知，包括热成像摄像头的水平视场ah、垂直视场av、焦距F，得到的温度图像的分辨率为WXH pixel。F与W的关系为F = Wr/2/tan(ah/2)，其中r表示热成像探测器焦平面阵列的一个像元的大小，单位mm/pixel。为了计算方面，下文中焦距F用像素表示，即这里的F/r，单位pixel。温度图像中每一个像素的灰度值对应的是目标的温度。令P(.)表示某点在图像中的坐标，如图像中点0的坐标为P(O) = [W/2，H/2]t。将热成像摄像头的焦点所在位置的三维坐标定义为该节点的位置，且为已知参数。令P(.)表示三维空间中某点的坐标，节点Ci的坐标可以表示为P(Ci) = [XCi, Yci, ZciJ10具体方案如下首先，每个节点的传感器平台控制云台不断旋转，并控制热成像摄像头拍摄温度图像，然后节点在温度图像内搜索最大灰度值的像素。如果节点Ci获得温度图像I，并且I中最大灰度值大于预先定义的阈值，则Ci记录该像素(记为h)在温度图像中的坐标(记为[xh, yh]T)，以及拍摄该图像时热成像摄像头光轴的方位角，即水平方位角Ph和垂直方位角
然后，Ci计算直线@在三维空间的参数。与Ci光轴的水平和垂直夹角为
权利要求
1.一种基于单个热成像摄像头定位热点的方法，其特征是每个热成像节点独立搜索热点，在其中一个节点检测到热点后，计算相对位置信息，并通过无线或有线通信方式将信息发送至基站，基站根据预先建立的三维空间模型和收到的相对位置信息，计算在设备表面 的热点中心的三维坐标。
全文摘要
一种基于单个热成像摄像头定位热点的方法，属于信号与信息处理技术领域。其特征是每个热成像节点独立搜索热点，在其中一个节点检测到热点后，计算热点的相对位置信息，并通过无线或有线通信方式将信息发送至基站。基站根据预先建立的三维空间模型和收到的相对位置信息，计算在设备表面的热点中心的三维坐标。本发明的效果和益处是在三维空间内利用单个热成像节点定位热点，为消除热点提供参考信息，减少了热成像节点的使用数量，降低了成本。
文档编号G01J5/20GK102749142SQ201210225329
公开日2012年10月24日 申请日期2012年7月2日 优先权日2012年7月2日
发明者刘航 申请人:大连理工大学