[发明专利]基于自适应聚类的大粮堆储粮三维云图绘制方法及装置

说明书

本发明提供一种基于自适应聚类的大粮堆储粮三维云图绘制方法及装置，所述方法包括：获取多个温度采集装置所采集的粮堆内部的多个温度点数据，基于采集到的多个温度点数据进行温度场数据插值计算，得到粮堆的三维温度场数据，基于三维温度场数据生成粮堆的温度点集；选取未被分簇的第一温度点的温度作为第一聚簇的聚簇中心，判断第一温度点的未被分簇的第一邻域点的温度与聚簇中心的差值是否大于预设的差值阈值；在第一邻域点的温度与初始聚簇中心的差值小于预设的差值阈值的情况下，将第一邻域点划分至第一聚簇；更新第一聚簇的聚簇中心及第一聚簇对应的差值阈值；对各聚簇进行三维凸包运算，计算各聚簇的中心温度，生成粮堆的温度的三维云图。

技术领域

本发明涉及粮仓信息技术领域，尤其涉及一种基于自适应聚类的大粮堆储粮三维云图绘制方法及装置。

背景技术

随着世界人口总数不断增加，粮食需求量日益上涨。在想办法提高粮食产量的同时，人们逐渐注重高效、安全、绿色储粮。为排查粮堆中是否存在大体积冷芯和局部过热等情况，设计出一种能够实时直观展示粮堆内部温度分布的云图绘制方法是十分必要的；储粮监管人员可以根据温度情况执行相应的储粮工艺，以减少储量过程中的粮食损耗。

现有关于大粮堆储粮三维云图的生成研究主要聚焦于三维物体表面或内部切片的温度渲染显示，很少以三维空间整体状况的角度描述温度分布，且关于三维温度场的显示方案大多依赖于特定硬件设备或者指定软件平台，这给大粮堆绿色储粮中三维云图实时生成的实际工程应用使用带来了一定困难。

具体的，现有的三维云图绘制方法一般采用切片重组法和点云构造法。切片重组法是分别在x、y和z轴上间隔一段距离生成一张截面的二维云图，之后按照栅格的方式排列云图图片并构成三维模型；这种方法生成的粮堆的温度效果图如图1所示，从粮堆外部观察时可以清晰看见表面温度情况，但不能掌握粮堆内部的温度分布；此外，当拉进距离观测粮堆时，模型边界显示会出现锯齿状，十分影响观测效果。

点云构造法通过像素点展示温度分布情况，该方法在每个粮温数据点集对应的位置上生成大小适中的像素点，各像素点会根据其位置的温度展现不同的颜色。基于该方法生成的粮堆的温度的三维云图的效果示意图如图2所示，该方法由于每一个像素点可以设置透明属性，所以从粮堆外部观测时可以掌握粮堆内部的温度情况；但随着观测距离缩近时，会出现如同图2中右侧所示的像素点，由于点云并没有对各像素点边界之间进行模糊处理，所以边缘部分会呈现类似于马赛克的效果；此外，实时渲染众多数量的像素点也会极大地占用GPU资源，在观测过程中极易出现卡顿现象。因此，如何提供一种所绘制出的三维云图的观测效果好且运算时间短的大粮堆储粮三维云图绘制方法是亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于自适应聚类的大粮堆储粮三维云图绘制方法及装置，以解决现有技术中存在的一个或多个问题。

根据本发明的一个方面，本发明公开了一种基于自适应聚类的大粮堆储粮三维云图绘制方法，所述方法包括：

获取多个温度采集装置所采集的粮堆内部的多个温度点数据，基于采集到的多个温度点数据通过BP神经网络插值算法进行温度场数据插值计算，得到所述粮堆的三维温度场数据，基于所述三维温度场数据生成所述粮堆的温度点集；其中，各所述温度点数据包括坐标及温度；

从所述温度点集中选取未被分簇的第一温度点的温度作为第一聚簇的聚簇中心，判断所述第一温度点的未被分簇的第一邻域点的温度与所述聚簇中心的差值是否大于预设的差值阈值；

在所述第一邻域点的温度与所述聚簇中心的差值小于所述差值阈值的情况下，将所述第一邻域点划分至所述第一聚簇；

基于被划分至所述第一聚簇的各温度点的温度以及所述第一聚簇内的温度点的数量更新所述第一聚簇的聚簇中心，并根据所述第一聚簇内的温度点的数量更新所述第一聚簇对应的差值阈值；