[发明专利]一种工业炉窑炉壁温度场数据可视化方法及系统

说明书

本发明公开了一种工业炉窑炉壁温度场数据可视化方法及系统，通过热电偶测温数据和传热理论，计算了工业炉窑炉壁温度场数据，再将温度场数据填充至预设的体纹理中，采用第一光线投射对体纹理进行降采样，获得第一投射光线的预期颜色值，基于预设的第二光线投射终止条件，采用第二光线投射对体纹理进行采样，根据第一投射光线的预期颜色值对第二光线投射采样终止后的混合累加颜色值进行校正，根据校正后的混合累加颜色值，着色渲染获得体绘制图像结果，解决了现有技术无法快速地对工业炉窑炉壁温度场数据进行高质量数据可视化的技术问题，实现了对工业炉窑炉壁温度场数据进行快速高质量的数据可视化，达到了很好地平衡可视化速度和质量的效果。

技术领域

本发明主要涉及可视化技术领域，特指一种工业炉窑炉壁温度场数据可视化方法及系统。

背景技术

温度场数据作为判断工业炉窑是否正常工作的重要指标，为工业炉窑长久高效运行过程中的实时调控提供了关键反馈信息。对工业炉窑炉壁温度场数据进行实时可视化，可极大帮助现场工作人员监测工业炉窑的运行状态，保证工业炉窑的安全与稳定。同时可以更加直观地显示最新的温度场数据信息，提高温度场数据的价值和使用率，因此对工业炉窑炉壁温度场数据进行可视化意义重大。

目前常用的温度场数据可视化方法是将热电偶测得的二维温度场数据映射至二维几何模型或三维几何模型的表面，此类方法只能可视化表面的温度场数据，无法实时获取对象内部的温度分布情况。此外，也有方法通过大量理论推导和插值运算，来实现温度场数据的映射与重映射，得到三维热力图，但此方法存在较大误差，可视化质量不高。体绘制技术也是一种常用的可视化方法，它基于三维体数据信息，将所有体细节同时展现在二维显示设备上，现已广泛应用于医学诊断、自然地理探测、三维重建等许多领域。目前流行的体绘制方法有光线投射法、错切-变形算法、抛雪球算法等，其中光线投射法计算过程繁琐，绘制速度较慢，体纹理的填充效果一般，体绘制的速度和质量难以平衡。

针对目前可视化方法存在实时交互延迟大、质量低、速度慢等问题，且充分考虑到许多工业炉窑炉壁结构的非严格对称性，本发明提出一种工业炉窑炉壁温度场数据可视化方法。本发明综合考虑了工业炉窑的炉壁结构和测温所用热电偶的排布方式，结合传热理论知识和多影响因素相融合的方法，提出一种基于热电偶测温数据计算炉壁内表面温度的温度修正模型，模拟了温度修正的三维几何结构，计算出了各影响因子和校正参数的大小，实现了对工业炉窑炉壁内表面温度的计算，为构建工业炉窑炉壁温度场提供了边界条件。基于体绘制技术，本发明提出二次光线投射算法，第一次光线投射以获取投射光线的预期颜色值为目的，在满足光线投射的基本条件下，本发明提出一种基于光线重要度的俄罗斯轮盘赌算法，为二次光线投射设置了光线终止条件，加速了体绘制进程。同时第二次光线投射计算了混合累加颜色值，并对其进行阈值判断和颜色校正，使其达到或接近预期颜色值，最终得到高保真的温度场数据可视化结果。为更好评估体绘制过程的速度和质量，本发明提出一种评估体绘制过程速度和质量的平衡分数计算方法，在充分调节系统参数的情况下，很好地平衡了体绘制的速度需求与图像质量需求。

公开号为CN 113984233 A的发明专利公开了一种三维炉墙温度场可视化方法及系统，该专利通过热电偶采集三维炉墙的温度场数据，再经过坐标转换、插值计算、映射和重映射等步骤，生成了三维炉墙温度场，但该专利通过大量距离权重计算和插值运算，先映射生成二维热力图，再重映射为三维热力图，存在较大计算误差。

公开号为CN 112231894 A的发明专利公开了一种高炉炉内温度场可视分析方法及系统，该专利通过模拟仿真设计了一种高炉炉内温度场可视化系统，并绘制辅助标线和散点图，实现了对温度场可视化图的标注，但该专利的数据量较大，其实现过程对存储器、处理器要求较高，运行速度较慢，影响可视化质量的提高。

发明内容

本发明提供的工业炉窑炉壁温度场数据可视化方法及系统，解决了现有技术无法快速地对工业炉窑炉壁温度场数据进行高质量的数据可视化的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提出的工业炉窑炉壁温度场数据可视化方法包括：