[发明专利]一种气体浓度热力图的构建方法

权利要求书

1.一种气体浓度热力图的构建方法，其特征在于，所述方法包括：

获取平面地图作为浓度热力地图的背景图；

对平面地图进行定位实时获取当前位置坐标信息，并同时实时获取气体浓度数据；

将气体浓度数据和坐标信息对齐得到带有位置信息的浓度信息；

通过带有位置信息的浓度信息在地图上的对应位置生成不同程度和大小的二维高斯核；

利用气体浓度数据附带的坐标点作为中心坐标点，将浓度数据乘以二维高斯核内的每个元素，填充到周围的坐标中；

通过不同颜色标记不同浓度大小，形成一幅热力图，再与背景地图叠加起来生成一幅气体浓度热力地图；

二维高斯核生产方法包括：

以每个浓度数据附带的坐标点作为中心坐标点，也称作点源，根据浓度大小不同，生成不同程度和大小的二维高斯核，二维高斯核的公式如下：

其中，σ为标准差，σ越大，高斯曲线越平缓，中心点越低，代表点源的气体浓度低；σ越小，高斯曲线越陡峭，中心点越高，代表点源的气体浓度高；定义：n代表二维高斯核的横纵尺寸大小；

n的大小选取和浓度C的大小成正比，即：

n＝KC

其中，K为常数；

利用OpenCV库的getGaussianKemel函数生成一维高斯核，一维高斯核的公式如下：

先生成两个一维高斯核G(x)、G(y)，得到的一维高斯核是一个行向量，再将一个行向量和另一个向量的转置进行叉乘得到一个矩阵，即为要得到的二维高斯核：

G(x，y)＝G(x)×G(y)^T。

2.根据权利要求1所述的气体浓度热力图的构建方法，其特征在于，平面地图的获取方法包括如下：

通过激光雷达生成PGM格式的地图；将PGM格式的图片转换为PNG格式图片作为平面地图。

3.根据权利要求1所述的气体浓度热力图的构建方法，其特征在于，气体浓度数据通过气体浓度传感器获取。

4.根据权利要求1所述的气体浓度热力图的构建方法，其特征在于，相对于像素坐标系位置坐标信息的获取方法包括：

首先通过获取地图的yaml文件中含有的坐标平移转换矩阵信息，即地图坐标系相对于像素坐标系的XY轴偏移量X1，Y1；通过M/Z就可以将地图坐标系的单位是转换为pt，将相对于地图坐标系的位置转化到相对于像素坐标系的位置上；

设TF查询到此刻坐标是X2、Y2，那么像素坐标如下：

5.根据权利要求1所述的气体浓度热力图的构建方法，其特征在于，获取浓度数据的方法包括：

在一个小周期内采样i次气体浓度值，得：

{c_i}1≤i≤20

对浓度值进行快速排序，取出中位数，得：

C_i＝mid{c_i}

每个小周期内的数据经过上述处理后都存入同一个队列中，得：

{C_i}1≤i≤20

当队列内的数据个数有20个的时候，即经过一个100ms的大周期时，再次对这个队列进行排序，求取中位值，得到稳定的气体浓度值：

C＝mid｛C_i}。

6.根据权利要求1所述的气体浓度热力图的构建方法，其特征在于，气体浓度数据和坐标信息对齐得到带有位置信息的浓度信息方法包括：

将位置信息和浓度信息构成一个数据结构保存到txt文件中，每个数据之间以逗号分隔；表达式为：

[n，x_n，y_n，C_n]

其中，第一个数据为采集数据的序列号，第二个为坐标的X轴数据，第三个为坐标的Y轴数据，第四个为浓度数据。