專利名稱：一種基于單個熱成像攝像頭定位熱點的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于信號與信息處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及到在三維空間內(nèi)對物體表面產(chǎn)生的熱點進(jìn)行定位。
背景技術(shù)：
設(shè)備表面的熱點，即局部高溫現(xiàn)象，會影響電子設(shè)備的運(yùn)行穩(wěn)定性，同時也是影響制冷效率的主要原因之一。因此，在很多領(lǐng)域需要對熱點先定位再消除。一些研究者利用溫度傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測設(shè)備表面的溫度分布。如“Cool JobAllocation !Measuring the Power Savings of Placing Jobs at Cooling EfficientLocations in the Data Center” 一文中介紹的HP實驗室的Bash等人將大量溫度傳感器部署于IT設(shè)備表面用來監(jiān)測溫度分布，從而進(jìn)行熱點檢測和定位。“Smart Cooling ofData Centers” 一文介紹了同樣來自HP實驗室的Patel等人除了利用傳感器之外,還使用了可以感知溫度分布的機(jī)器人來監(jiān)測IDC室內(nèi)空間的溫度分布。該機(jī)器人載有一個樹立的旗桿，在旗桿的不同高度裝有溫度傳感器，還載有一臺已連接無線局域網(wǎng)的計算機(jī)，用于數(shù)·據(jù)收集和處理。機(jī)器人依靠所裝載的激光器進(jìn)行測繪、躲避障礙物。它由事件驅(qū)動，可以經(jīng)最短路徑到達(dá)指定目的地，然后測量溫度分布?！疤砑訜岜O(jiān)控電路降低數(shù)據(jù)中心的能耗”一文介紹了 Maxim公司將大量無線或有線溫度傳感器節(jié)點部署在IT設(shè)備表面，來定位熱點區(qū)域。上述方法均使用一維溫度傳感器測量“點溫度”，一維傳感器的優(yōu)點是可以預(yù)先知道各測量點的具體位置，無需重新定位；缺點是只能獲得傳感器所在位置點的溫度，如果熱點最高溫度點不在傳感器所在位置，則無法準(zhǔn)確定位熱點最高溫點位置。相比溫度傳感器，熱成像攝像頭的優(yōu)點是能夠以圖像的形式顯示二維區(qū)域的溫度分布，可以在更大范圍內(nèi)搜索熱點的最高溫度位置。在利用熱成像攝像頭對熱點定位方面，一般利用兩個攝像頭，這兩個攝像頭可以是相鄰的且相對位置固定(也就是立體攝像頭)，也可以是分散部署的且可獨立旋轉(zhuǎn)的。傳統(tǒng)方法首先完成匹配過程，即匹配兩幅圖像中對應(yīng)的點，然后根據(jù)立體計算理論完成重建過程，即利用兩幅被匹配圖像中對應(yīng)的點構(gòu)建三維模型，從而計算匹配點位置。匹配過程普遍采用的方法是提取圖像中的局部特征，然后進(jìn)行匹配。這些特征對噪聲和幾何形變要具有一定的魯棒性。然而，相比于可見光圖像，溫度圖像沒有明顯的邊和角，因此在溫度圖像中提取特征點以及匹配特征點的準(zhǔn)確性較低，從而導(dǎo)致定位準(zhǔn)確度較低。在“WMSNs在云計算中心節(jié)能減排中的關(guān)鍵技術(shù)研究” 一文中，為了提高準(zhǔn)確性，提出利用三個熱成像攝像頭定位一個執(zhí)占。但是，采用2或3個熱成像攝像頭定位一個熱點，勢必要部署更多的熱成像攝像頭來增加空間覆蓋率，才能保證監(jiān)控空間內(nèi)任意一個位置都能同時被2個或3個攝像頭觀測至IJ。由于熱成像攝像頭的成本較高，為了降低成本，本發(fā)明提出利用單個攝像頭定位一個熱點。
已公開的可對比的技術(shù)文獻(xiàn)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.添加熱監(jiān)控電路降低數(shù)據(jù)中心的能耗.今日電子 2009(7) :49-50.[4]劉航.WMSNs在云計算中心節(jié)能減排中的關(guān)鍵技術(shù)研究.大連理工大學(xué)，博士論文，2011.

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供在三維空間內(nèi)利用單個熱成像攝像頭定位熱點的方法。本發(fā)明的技術(shù)方案如下熱成像攝像頭網(wǎng)絡(luò)由一個基站和一些熱成像節(jié)點組成。基站為一臺計算機(jī)，預(yù)先根據(jù)監(jiān)控范圍內(nèi)的空間尺寸和內(nèi)部布局建立三維模型。熱成像節(jié)點被分散部署在三維空間內(nèi)。每個節(jié)點由一個熱成像攝像頭和一個具有數(shù)據(jù)處理能力和通信能力的傳感器平臺組成，并被固定在一個云臺上。傳感器平臺通過控制云臺的旋轉(zhuǎn)來控制熱成像攝像頭光軸的方位角，并控制熱成像攝像頭拍攝溫度圖像。傳感器平臺可以對所獲得的溫度圖像進(jìn)行信息處理。節(jié)點之間以及節(jié)點與基站之間可以進(jìn)行有線或無線通信。節(jié)點的以下參數(shù)為已知，包括熱成像攝像頭的水平視場ah、垂直視場av、焦距F，得到的溫度圖像的分辨率為WXH pixel。F與W的關(guān)系為F = Wr/2/tan(ah/2)，其中r表示熱成像探測器焦平面陣列的一個像元的大小，單位mm/pixel。為了計算方面，下文中焦距F用像素表示，即這里的F/r，單位pixel。溫度圖像中每一個像素的灰度值對應(yīng)的是目標(biāo)的溫度。令P(.)表示某點在圖像中的坐標(biāo)，如圖像中點0的坐標(biāo)為P(O) = [W/2，H/2]t。將熱成像攝像頭的焦點所在位置的三維坐標(biāo)定義為該節(jié)點的位置，且為已知參數(shù)。令P(.)表示三維空間中某點的坐標(biāo)，節(jié)點Ci的坐標(biāo)可以表示為P(Ci) = [XCi, Yci, ZciJ10具體方案如下首先，每個節(jié)點的傳感器平臺控制云臺不斷旋轉(zhuǎn)，并控制熱成像攝像頭拍攝溫度圖像，然后節(jié)點在溫度圖像內(nèi)搜索最大灰度值的像素。如果節(jié)點Ci獲得溫度圖像I，并且I中最大灰度值大于預(yù)先定義的閾值，則Ci記錄該像素(記為h)在溫度圖像中的坐標(biāo)(記為[xh, yh]T)，以及拍攝該圖像時熱成像攝像頭光軸的方位角，即水平方位角Ph和垂直方位角
然后，Ci計算直線@在三維空間的參數(shù)。與Ci光軸的水平和垂直夾角為
權(quán)利要求
1.一種基于單個熱成像攝像頭定位熱點的方法，其特征是每個熱成像節(jié)點獨立搜索熱點，在其中一個節(jié)點檢測到熱點后，計算相對位置信息，并通過無線或有線通信方式將信息發(fā)送至基站，基站根據(jù)預(yù)先建立的三維空間模型和收到的相對位置信息，計算在設(shè)備表面 的熱點中心的三維坐標(biāo)。
全文摘要
一種基于單個熱成像攝像頭定位熱點的方法，屬于信號與信息處理技術(shù)領(lǐng)域。其特征是每個熱成像節(jié)點獨立搜索熱點，在其中一個節(jié)點檢測到熱點后，計算熱點的相對位置信息，并通過無線或有線通信方式將信息發(fā)送至基站?；靖鶕?jù)預(yù)先建立的三維空間模型和收到的相對位置信息，計算在設(shè)備表面的熱點中心的三維坐標(biāo)。本發(fā)明的效果和益處是在三維空間內(nèi)利用單個熱成像節(jié)點定位熱點，為消除熱點提供參考信息，減少了熱成像節(jié)點的使用數(shù)量，降低了成本。
文檔編號G01J5/20GK102749142SQ201210225329
公開日2012年10月24日 申請日期2012年7月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月2日
發(fā)明者劉航 申請人:大連理工大學(xué)