[发明专利]激光扫描仪和红外热像仪测量煤矸石山表面温度场方法

摘要

本发明涉及激光扫描仪和红外热像仪测量煤矸石山表面温度场方法，属于非接触式测量技术和环境监测技术领域，该方法包括：将煤矸石划分为若干拍摄区域，每个拍摄区域对应红外热像仪的一幅图像，在每个拍摄区域布设4个标志点,要求标志点位于相邻图像重叠区域内；布设扫描基站，并建立1个图根控制点；用红外热像仪拍摄煤矸石山表面温度的热红外图像；用三维激光扫描仪获取煤矸石山地形数据，用全站仪获取图根控制点和扫描站空间坐标信息。通过对获取的图像和数据进行拼接、坐标转换、叠加，得到煤矸石山的表面温度场数据；从该表面温度场数据获得煤矸石山表面任意一点的温度信息和空间坐标信息。

主权项

一种激光扫描仪和红外热像仪测量煤矸石山表面温度场方法，其特征在于，包括以下步骤：1）煤矸石山热红外拍摄区域划分和标志点布设：对煤矸石山进行现场勘查，确定煤矸石山表面面积和地形特点，布设拍摄机位；根据红外热像仪的像素值、分辨率和拍摄机位与煤矸石山的距离，将煤矸石划分为若干个热红外拍摄区域，每个拍摄区域对应红外热像仪的一幅图像，由此计算出煤矸石山拍摄区域数和热红外成像的图像数，各图像边缘保证5—10%的重叠率。在每个热红外拍摄区域布设4个标志点，且各标志点在相邻热红外拍摄区域所对应的图像重叠区域内，用于热红外图像的拼接；2）激光扫描仪扫描站布设：根据煤矸石山表面地形特征及周边的地形地貌特点，结合激光扫描仪的扫描距离布设扫描站，划分煤矸石山扫描区域，使得各扫描区域间不留空隙；3）图根控制点布设：在激光扫描仪扫描站附近布设一个图根控制点，采用全站仪与已知控制点联测获取图根控制点的空间坐标信息（X图，Y图，Z图）；4）实地拍摄与测量：用红外热像仪在拍摄机位对划分好的拍摄区域逐一拍摄热红外图像；在布设的扫描站上架设三维激光扫描仪获取煤矸石山表面数据；采用全站仪与图根控制点联测获取扫描站的空间坐标信息（X扫，Y扫，Z扫）；5）激光扫描数据处理：根据扫描站的空间坐标信息（X扫，Y扫，Z扫）将对应扫描站获取的扫描数据逐一进行坐标转换并进行拼接，得到煤矸石山的地形数据，即煤矸石山表面任意一点的空间坐标信息（X煤，Y煤，Z煤）；6）热红外图像数据处理：利用相邻热红外图像重叠区域内对应的标志点进行图像拼接；获得一幅包含整个煤矸石山任意一点温度信息（t）的热红外图像；通过煤矸石山的地形数据提取4‑6个标志点的平面坐标信息（X标，Y标)；根据标志点的平面坐标信息对热红外图像进行坐标转换，获得一幅包含整个煤矸石山任意一点平面坐标信息（X红，Y红）和温度信息（t）的热红外图像；7）煤矸石山地形数据与热红外图像叠加：通过平面坐标对应关系将处理后的煤矸石山地形数据与热红外图像进行叠加，即可得到煤矸石山的表面温度场数据；从该表面温度场数据可得到煤矸石山表面任意一点的温度信息(t)和空间坐标信息（X煤，Y煤，Z煤）。