一种基于图像融合的换流阀监测方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于图像融合的换流阀监测方法及系统，将换流阀组件进行区域分割，并根据每个区域的红外图像筛选出过温区域，针对过温区域进行可见光图像和红外图像的像素加权融合处理，得到融合的图像。该方法不需要提高红外探测器的分辨率，能够有效地降低成本，从而快速识别出换流阀异常过温的具体位置和表面特征；同时，该处理方法通过计算机可自动处理，无需太多的人工参与，不易出错，效率高，实时性高。而且，本发明专利技术能够保留丰富的场景信息，为换流阀设备的安全稳定运行提供及时的监视和预警。

A monitoring method and system for commutation valve

The invention relates to a converter valve monitoring method and system, the converter valve component for the segmentation, and according to the infrared image of each region selected over temperature region for over temperature region of pixel weighted visible light image and infrared image fusion, image fusion. This method does not need to improve the resolution of infrared detector, can effectively reduce the cost, so as to identify the specific location and surface characteristics of converter valve abnormal over temperature; at the same time, the treatment method by computer automatically, without too much manual work, not easy to make mistakes, high efficiency, high real-time. Moreover, the invention can keep the rich scene information and provide timely monitoring and early warning for the safe and stable operation of the converter valve equipment.

【技术实现步骤摘要】
一种换流阀监测方法及系统
本专利技术属于特高压直流输电
，具体涉及一种换流阀监测方法及系统。
技术介绍
高压直流输电在我国已有多年的历史。随着直流输电技术的不断进步，以及在许多方面具有交流系统无法比拟的优越性，使得直流输电越来越为人们所接受。电力电子技术和微电子技术的迅速发展，高压大功率晶闸管问世，晶闸管换流阀和微机控制技术在直流输电工程中得到了大量的应用，有效改善了直流输电的运行性能以及可靠性，促进了直流输电技术的发展。作为直流输电系统中的核心设备，需要对换流阀设备进行密切的监视。目前，对换流阀监视，主要集中在对晶闸管故障的监视和阀塔漏水情况的监视上，并没有进一步更加完善的状态监视功能。虽说在设计初期，已将换流阀设备的关键零部件的运行温度都设计在正常范围之内，但是，由于设备的异常高压、元件老化等故障问题，仍旧可能导致运行温度异常的情况出现。如果没有及时发现温度异常点，可能会造成设备温度急剧升高乃至发生爆炸起火等严重事故。为了保证换流阀设备安全可靠的运行，必须对换流阀关键零部件的运行状态进行实时监测，及时发现温度异常点，从而能够及时采取相应的预防、维护措施。现在常采用红外热像仪对电气装置的发热故障进行检测。任何有温度的物体都会发出红外线，红外热像仪就是利用红外探测器和光学成像物镜接收被测目标的红外辐射能量分布图形，反映到红外探测器的光敏元件上，可以通过有颜色的图片来显示被测量物表面的温度分布。而换流阀为高压、强磁设备，阀层空间有限，无法将成熟的成像设备(例如红外热像仪)直接安装在阀塔内。为了解决该问题，一般可通过两种方法来解决。第一，通过运维人员手持红外设备在巡视走道对换流阀进行红外图像的拍摄，该方法需要人工参与，效率较低，而且无法直接测量每个零部件的温度状态，不能满足自动运行和实时性的要求。第二，可集成成像模块植入阀塔内，但是，由于换流阀组件内部电气元件的温度相近，集成成像模块普遍像素较低，无法准确识别零部件的表面特征，若单纯地提高红外探测器分辨率，相应伴随着成本的急剧上升以及一些难以解决的技术问题的出现。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种换流阀监测方法及系统，用以解决现有技术中换流阀设备监测技术的效率低、实时性低的问题。为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案为：本专利技术的一种换流阀监测方法，包括如下步骤：1)采集换流阀组件的红外图像和可见光图像；2)将换流阀组件分成至少两个区域，并根据每个区域的红外图像筛选出过温区域；3)将过温区域的可见光图像和过温区域的红外图像中对应像素点的灰度值进行加权求和，得到融合的图像；其中，过温区域的可见光图像对应的权重与过温区域的红外图像对应的权重相加为1。进一步地，当换流阀组件为电抗器区时，过温区域的可见光图像的权重为固定值。进一步地，当换流阀组件为晶闸管区时，过温区域的可见光图像的权值与像素比例成正比；其中，所述像素比例为过温区域的可见光图像像素的灰度值低于设定的标准图像像素的灰度值的个数占过温区域的可见光图像像素总个数的比例。进一步地，步骤2)包括：将每个区域的红外图像转换为温度值，查找该区域内的最高温度，若最高温度大于正常运行时的温度阈值，则该区域为过温区域。进一步地，步骤3)前还包括：将过温区域的红外图像进行图像增强处理。进一步地，步骤2)前还包括：将采集的可见光图像进行图像增强处理。进一步地，所述图像增强处理包括防抖处理和图像色彩处理。进一步地，当所述像素比例低于设定比例时，弃用采集的可见光图像，将存储的历史可见光图像作为待融合的可见光图像。进一步地，步骤2)前还包括：将采集的可见光图像和红外图像进行同轴边缘特征配准校正处理。本专利技术的一种换流阀监测系统，包括采集单元和处理器，所述采集单元包括可见光镜头和红外镜头；所述处理器采样连接所述可见光镜头和红外镜头；所述可见光镜头用于采集换流阀组件的可见光图像，所述红外镜头用于采集换流阀组件的红外图像；所述处理器用于将采集的红外图像和可见光图像分成至少两个区域，并根据每个区域的红外图像筛选出过温区域；将过温区域的可见光图像和过温区域的红外图像中对应像素点的灰度值进行加权求和，得到融合的图像；其中，过温区域的可见光图像对应的权重与过温区域的红外图像对应的权重相加为1。本专利技术的有益效果是：本专利技术的换流阀监测方法及系统，将换流阀组件进行区域分割，并根据采集的每个区域红外图像筛选出过温区域，针对过温区域，将可见光图像和红外图像进行像素加权融合处理，得到融合的图像。该方法不需要提高红外探测器的分辨率，能够有效地降低成本，从而快速识别出换流阀异常过温的具体位置和表面特征；同时，该处理方法通过计算机可自动处理，无需过多的人工参与，不易出错，效率高，实时性高。而且，本专利技术能够保留丰富的场景信息，为换流阀设备的安全稳定运行提供及时的监视和预警。进一步地，本专利技术根据不同零部件区域的特性，在进行像素加权融合时，采用不同的权重选择方法，针对体积较大的电抗器区选择固定的权重，针对体积较小的晶闸管区，选择不同的权重系数，该系数的选择与像素比例有关，像素比例为过温区域的可见光图像像素的灰度值低于设定的标准图像像素的灰度值的个数占过温区域的可见光图像像素总个数的比例。针对不同的区域特性选择不同的权重，达到了更好的显示输出效果和快速准确定位故障元器件的目的。进一步地，在不同的光照度下选择使用不同的可见光图像，当检测到可见光图像的灰度值高于阈值时判定当前光照度条件较好，可见光成像质量较高，可直接选择采集的可见光图像作为待融合的可见光图像进行处理；当检测到可见光图像的灰度值低于阈值时判定当前光照度条件较差，可见光成像质量不好，此时选择已保存的阀组件模型图像数据作为待融合的可见光图像进行处理。该方法提高了成像显示效果。附图说明图1是换流阀组件平面布置图；图2是换流阀图像处理流程图；图3是构建感兴趣区域流程图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚，下面结合附图及实施例，对本专利技术作进一步的详细说明，但本专利技术的实时方式并不局限于此。红外图像是辐射图像，存在可见光图像中不能观察到的目标，可以较好地反映与背景温差较大的目标，但是对于细节部分表现的不明显；可见光图像是反射图像，背景环境纹理丰富，能够较好地反映场景的细节，但是在照度不佳时对比度比较低。红外图像和可见光图像的融合能够将红外图像中目标存在特性和可见光图像中丰富的背景信息相结合起来，有效地综合和挖掘它们各自的特征信息，增强对场景的理解，很好地突出目标。故本专利技术的重点在于将采集的换流阀组件的可见光图像和红外图像融合在一起，以达到更好的显示输出效果和快速准确定位故障元器件的目的。本专利技术的换流阀监测系统包括可见光镜头和红外镜头，合理设计这两种镜头的相对位置以及成像大小，确保两者的成像范围一致，为后续的图像融合处理做好基础。该系统还包括处理器，处理器用于在接收到可将光镜头和红外镜头采集的信息后，做相应的图像融合处理，即为本专利技术的换流阀监测方法。在做融合处理之前，预先存储已知的换流阀组件的电气元件布置图，将换流阀组件的平面划分为电抗器区域，以及晶闸管区域，如图1所示。其中，电抗器区域内的元件体积较大，在融合显示中特征较为明显，比较容易识别；晶闸管区域内的元件体积较小且较为密集，在融合显示中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种换流阀监测方法，其特征在于，包括如下步骤：1)采集换流阀组件的红外图像和可见光图像；2)将换流阀组件分成至少两个区域，并根据每个区域的红外图像筛选出过温区域；3)将过温区域的可见光图像和过温区域的红外图像中对应像素点的灰度值进行加权求和，得到融合的图像；其中，过温区域的可见光图像对应的权重与过温区域的红外图像对应的权重相加为1。

【技术特征摘要】
1.一种换流阀监测方法，其特征在于，包括如下步骤：1)采集换流阀组件的红外图像和可见光图像；2)将换流阀组件分成至少两个区域，并根据每个区域的红外图像筛选出过温区域；3)将过温区域的可见光图像和过温区域的红外图像中对应像素点的灰度值进行加权求和，得到融合的图像；其中，过温区域的可见光图像对应的权重与过温区域的红外图像对应的权重相加为1。2.根据权利要求1所述的换流阀监测方法，其特征在于，当换流阀组件为电抗器区时，过温区域的可见光图像的权重为固定值。3.根据权利要求1所述的换流阀监测方法，其特征在于，当换流阀组件为晶闸管区时，过温区域的可见光图像的权值与像素比例成正比；其中，所述像素比例为过温区域的可见光图像像素的灰度值低于设定的标准图像像素的灰度值的个数占过温区域的可见光图像像素总个数的比例。4.根据权利要求1所述的换流阀监测方法，其特征在于，步骤2)包括：将每个区域的红外图像转换为温度值，查找该区域内的最高温度，若最高温度大于正常运行时的温度阈值，则该区域为过温区域。5.根据权利要求1所述的换流阀监测方法，其特征在于，步骤3)前还包括：将过温区域的红外图像进行图...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏卓，董朝阳，陆启宇，杨青波，梁鹏飞，柴卫强，赵小虎，华蕾，
申请(专利权)人：许继集团有限公司，许继电气股份有限公司，国网上海市电力公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：河南,41