采用X射线数字影像特征识别电缆缓冲层缺陷的方法、系统及介质技术方案

本发明专利技术公开了一种采用X射线数字影像特征识别电缆缓冲层缺陷的方法、系统及介质，本发明专利技术方法包括输入电缆的X射线数字影像，进行预处理，找出电缆缓冲层区域中灰度值和电缆缓冲层区域中其他位置的灰度值差异超过预设阈值的显著灰度差异点，将显著灰度差异点的形态特征与缺陷库中预设的形态特征图谱进行对比判断该显著灰度差异点是否为缺陷点。本发明专利技术在对电缆缓冲层缺陷处的白色粉末物质进行了理化分析的基础上，针对电缆缓冲层缺陷(白色粉末物质)的特殊性，采用X射线数字影像特征来进行特征识别，能够实现对电缆X射线数字影像中阻水缓冲层缺陷的精准识别，为电缆缺陷的检测和定位提供技术支撑，极大提升电缆的安全运维水平。

【技术实现步骤摘要】
采用X射线数字影像特征识别电缆缓冲层缺陷的方法、系统及介质
本专利技术涉及电缆缓冲层缺陷检测技术，具体涉及一种采用X射线数字影像特征识别电缆缓冲层缺陷的方法、系统及介质。
技术介绍
电缆缓冲层缺陷是近几年发现的一种新型电缆缺陷。国网公司2019年就高压电缆阻水缓冲层烧蚀原因及预防措施召开了专题研讨，会议纪要通报了2016年至2019年国网公司范围内共发生电缆阻水缓冲层烧蚀故障24次，其中线路切接时发现电缆阻水缓冲层烧蚀缺陷9次。另据公开资料，南方电网公司在2018年关于高压电缆缓冲层材料隐患交流材料中披露了广东电网和澳门琴莲甲乙线(澳电段)多次出现电缆阻水缓冲层烧蚀缺陷，澳大利亚某230kV电缆先后发出3次同类型缺陷。电缆缓冲层缺陷是在电缆铝护套和半导电缓冲层之间产生的一种电化学腐蚀，在长时间的运行电压作用下，缓冲层缺陷会逐渐发展、烧蚀、贯穿电缆半导电层，严重的直接损伤电缆主绝缘，最终导致电缆主绝缘击穿，从而发生击穿放电故障。从国网公司关于高压电缆阻水缓冲层烧蚀原因及预防措施专题研讨会纪要的通报和南网公司交流材料讨论的情况来看，现有常用高压电缆带电检测和在线监测手段难以有效检测此类缺陷。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种采用X射线数字影像特征识别电缆缓冲层缺陷的方法、系统及介质，本专利技术在对电缆缓冲层缺陷处的白色粉末物质进行了理化分析的基础上，针对电缆缓冲层缺陷(白色粉末物质)的特殊性，采用X射线数字影像特征来进行特征识别，能够实现对电缆X射线数字影像中阻水缓冲层缺陷的精准识别，为电缆缺陷的检测和定位提供技术支撑，极大提升电缆的安全运维水平。为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种采用X射线数字影像特征识别电缆缓冲层缺陷的方法，该方法包括：1)输入电缆的X射线数字影像；2)将X射线数字影像进行预处理；3)在预处理后的X射线数字影像中找出电缆缓冲层区域中灰度值和电缆缓冲层区域中其他位置的灰度值差异超过预设阈值的显著灰度差异点；4)将显著灰度差异点的形态特征与缺陷库中预设的形态特征图谱进行对比，如果存在匹配的形态特征图谱，则判定该显著灰度差异点为缺陷点。可选地，步骤2)的详细步骤包括：2.1)将X射线数字影像进行整体对比度调节使得不同材料成分的灰度差异扩大；2.2)将X射线数字影像进行边缘锐化处理；2.3)将X射线数字影像中的灰阶压缩至人眼能够识别的灰度范围内。3.根据权利要求2所述的采用X射线数字影像特征识别电缆缓冲层缺陷的方法，其特征在于，步骤2.1)中进行整体对比度调节具体是指将X射线数字影像的对比度调节至100。可选地，步骤2.2)中将X射线数字影像进行边缘锐化处理具体是指分别采用二阶差分算子和一阶差分算子提取X射线数字影像的边缘图像，然后将提取得到的边缘图像加到X射线数字影像上以增强边缘。可选地，步骤2.3)中将X射线数字影像中的灰阶压缩至人眼能够识别的灰度范围内具体是指将X射线数字影像中的灰阶压缩至8以内。可选地，所述将X射线数字影像中的灰阶压缩至8以内的详细步骤包括：S1)输入步骤2.2)处理后得到的X射线数字影像，记为I(x,y)，对X射线数字影像I(x,y)用离散小波变换处理得到用于表示X射线数字影像I(x,y)的压缩程度的参数的稀疏系数G；选择2D-SLMM混沌系统，向2D-SLMM系统赋予两个初始值x0和y0，通过2D-SLMM系统输出一个随机序列x＝[x1,x2,...xN]，y＝[y1,y2,...yN]，将随机序列x设为循环矩阵Q的首行，采用下式迭代得到循环矩阵Q：上式中，Q为循环矩阵，Q(i,1)为矩阵第i行，第1列，Q(i,2:N)为矩阵第i行，第2至N列，α为迭代稀疏系数(α>1)，Q(i-1,N)为矩阵第i-1行，第N列，Q(i-1,N-1)为矩阵第i-1行，第N-1列，N为矩阵行数，矩阵列数M取值N/2；S2)采用循环矩阵Q作为测量矩阵，对稀疏系数G进行测量得到测量值B，B＝QG，测量值B是一个大小为(N，N/2)的矩阵；将两个测量值B利用图像组合技术重新拼接成一幅大小为N×N的中间图像D；S3)采用Arnold变换对中间图像D进行重构处理，得到灰阶压缩至8以内的X射线数字影像；上式中，m'和n'分别为Arnold变换后的图像其中任意一个像素点位置，m和n分别为中间图像D其中任意一个像素点位置，N为图像宽度，mod为取模运算。可选地，步骤3)中灰度值和电缆缓冲层区域中其他位置的灰度值差异超过预设阈值具体是指灰度值和电缆缓冲层区域中其他位置的灰度值差异超过2000，且该差异小于4000，灰度值的取值范围为0～65535。可选地，步骤4)中显著灰度差异点的形态特征具体是指电缆缓冲层区域中缺陷点区域的灰度图像。此外，本专利技术还提供一种采用X射线数字影像特征识别电缆缓冲层缺陷的系统，包括计算机设备，该计算机设备被编程或配置以执行所述采用X射线数字影像特征识别电缆缓冲层缺陷的方法的步骤，或者该计算机设备的存储器上存储有被编程或配置以执行所述采用X射线数字影像特征识别电缆缓冲层缺陷的方法的计算机程序。此外，本专利技术还提供一种计算机可读存储介质，该计算机设备的存储器上存储有被编程或配置以执行所述采用X射线数字影像特征识别电缆缓冲层缺陷的方法的计算机程序。和现有技术相比，本专利技术具有下述优点：本专利技术在对电缆缓冲层缺陷处的白色粉末物质进行了理化分析的基础上，针对电缆缓冲层缺陷(白色粉末物质)的特殊性，采用X射线数字影像特征来进行特征识别，能够实现对电缆X射线数字影像中阻水缓冲层缺陷的精准识别，为电缆缺陷的检测和定位提供技术支撑，极大提升电缆的安全运维水平。附图说明图1为本专利技术实施例方法的基本流程示意图。图2为本专利技术实施例方法的详细流程示意图。图3为本专利技术实施例中输入的原始的X射线数字影像。图4为本专利技术实施例中进行整体对比度调节后的X射线数字影像。图5为本专利技术实施例中进行边缘锐化后的X射线数字影像。图6为本专利技术实施例中进行提升人眼灰度识别后的X射线数字影像。图7为本专利技术实施例中进行灰度对比的X射线数字影像。具体实施方式本专利技术采用X射线数字影像特征识别电缆缓冲层缺陷的方法、系统及介质是建立在对电缆缓冲层缺陷处的白色粉末物质进行了理化分析的基础上的。大量的具有缓冲层缺陷的电缆解体试验表明，在具有阻水结构的电缆缓冲层、铝护套和绝缘屏蔽层中，缺陷处有大量白色粉末状物质。白色粉末贯穿整个缓冲层，直接到达绝缘屏蔽层，严重的贯穿绝缘屏蔽层，直接损伤绝缘。在长时间的运行电压作用下，缓冲层的缺陷发展成为故障隐患点，最终导致电缆主绝缘击穿，烧蚀电缆缓冲层，并发生单相接地故障。通过红外图谱检测，该白色粉末状物质含有钠、铝等金属元素。电缆用半导电阻水带中阻水粉主要成分是低交联本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种采用X射线数字影像特征识别电缆缓冲层缺陷的方法，其特征在于，该方法包括：/n1)输入电缆的X射线数字影像；/n2)将X射线数字影像进行预处理；/n3)在预处理后的X射线数字影像中找出电缆缓冲层区域中灰度值和电缆缓冲层区域中其他位置的灰度值差异超过预设阈值的显著灰度差异点；/n4)将显著灰度差异点的形态特征与缺陷库中预设的形态特征图谱进行对比，如果存在匹配的形态特征图谱，则判定该显著灰度差异点为缺陷点。/n

【技术特征摘要】
1.一种采用X射线数字影像特征识别电缆缓冲层缺陷的方法，其特征在于，该方法包括：
1)输入电缆的X射线数字影像；
2)将X射线数字影像进行预处理；
3)在预处理后的X射线数字影像中找出电缆缓冲层区域中灰度值和电缆缓冲层区域中其他位置的灰度值差异超过预设阈值的显著灰度差异点；
4)将显著灰度差异点的形态特征与缺陷库中预设的形态特征图谱进行对比，如果存在匹配的形态特征图谱，则判定该显著灰度差异点为缺陷点。


2.根据权利要求1所述的采用X射线数字影像特征识别电缆缓冲层缺陷的方法，其特征在于，步骤2)的详细步骤包括：
2.1)将X射线数字影像进行整体对比度调节使得不同材料成分的灰度差异扩大；
2.2)将X射线数字影像进行边缘锐化处理；
2.3)将X射线数字影像中的灰阶压缩至人眼能够识别的灰度范围内。


3.根据权利要求2所述的采用X射线数字影像特征识别电缆缓冲层缺陷的方法，其特征在于，步骤2.1)中进行整体对比度调节具体是指将X射线数字影像的对比度调节至100。


4.根据权利要求2所述的采用X射线数字影像特征识别电缆缓冲层缺陷的方法，其特征在于，步骤2.2)中将X射线数字影像进行边缘锐化处理具体是指分别采用二阶差分算子和一阶差分算子提取X射线数字影像的边缘图像，然后将提取得到的边缘图像加到X射线数字影像上以增强边缘。


5.根据权利要求2所述的采用X射线数字影像特征识别电缆缓冲层缺陷的方法，其特征在于，步骤2.3)中将X射线数字影像中的灰阶压缩至人眼能够识别的灰度范围内具体是指将X射线数字影像中的灰阶压缩至8以内。


6.根据权利要求5所述的采用X射线数字影像特征识别电缆缓冲层缺陷的方法，其特征在于，所述将X射线数字影像中的灰阶压缩至8以内的详细步骤包括：
S1)输入步骤2.2)处理后得到的X射线数字影像，记为I(x,y)，对X射线数字影像I(x,y)用离散小波变换处理得到用于表示X射线数字影像I(x,y)的压缩程度的参数的稀疏系数G；选择2D-SLMM混沌系统，向2D-SLMM系统赋予两个初始值x0和y0，通过2D-SLMM系统输出一个随机序列x＝[x...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘三伟，段肖力，谢亿，段建家，黄福勇，曾泽宇，王海跃，陈柯良，
申请(专利权)人：国网湖南省电力有限公司，国网湖南省电力有限公司电力科学研究院，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43