一种可探测高压设备微弱放电并进行缺陷分析的方法技术

本发明专利技术提供一种可探测高压设备微弱放电并进行缺陷分析的方法，包括：得到拍摄距离‑配准参数映射表；根据拍摄距离‑配准参数映射表，进行图像配准；对紫外光图像和可见光图像进行图像融合；对融合图像进行故障诊断分析，得到故障诊断分析结果。采用本发明专利技术的基于互信息的图像配准算法、基于像素比较和加权的图像融合算法以及不同环境因素的电晕面积归一化修正算法，实现图像实时配准和实时融合，并将不同温度、湿度、风速和气压下得到的融合图像量化参数值修正到统一的环境条件下，从而使检测结果具有可对比性。本发明专利技术还具有检测结果准确的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种可探测高压设备微弱放电并进行缺陷分析的方法
本专利技术属于电气工程
，具体涉及一种可探测高压设备微弱放电并进行缺陷分析的方法。
技术介绍
高压设备局部放电，会影响用电安全，放电探测器用于探测高压设备的放电情况。目前，采用图像分析法进行高压设备放电探测时，主要存在以下问题：高压设备因制造、测试产生系统误差和环境因素引起漂移误差，导致高压设备在成像后的空间位置信息不准确；另外，高压设备放电特性及放电辐射出的紫外光信号会受温度、湿度、气压等因素影响；对同一放电源进行探测时，设备的增益设置和探测距离也会影响到光子计数值和放电区域图像的大小，使得放电探测结果的准确度较低。
技术实现思路
针对现有技术存在的缺陷，本专利技术提供一种可探测高压设备微弱放电并进行缺陷分析的方法，可有效解决上述问题。本专利技术采用的技术方案如下：本专利技术提供一种可探测高压设备微弱放电并进行缺陷分析的方法，包括以下步骤：步骤1，将紫外光相机与可见光相机的视场角调节一致，实现光学对准；步骤2，确定拍摄目标和多种不同的拍摄距离，在每种拍摄距离下，均执行步骤2.1-步骤2.2，从而得到拍摄距离-配准参数映射表；步骤2.1，在确定的拍摄距离下，可见光相机对拍摄目标进行拍照，得到可见光图像V0；紫外光相机对拍摄目标进行拍照，得到紫外光图像UV0；步骤2.2，以可见光图像V0作为参考图像，以紫外光图像UV0作为待配准图像，通过优化搜索算法对空间变换矩阵进行更新迭代，从而得到使可见光图像和紫外光图像之间相似性测度互信息最大时的空间变换矩阵，即为最优变换矩阵Tbest；具体为：步骤2.2.1，配置刚体变换模型：其中：(x,y)是原紫外光图像的像素坐标，(x',y')是经过刚体变换后的紫外光图像像素坐标；θ为旋转角度，为已知固定值；tx为水平平移量，ty为竖直平移量，单位为像素数；为变换矩阵；步骤2.2.2，确定水平平移量tx的初始值以及竖直平移量ty的初始值，从而得到初始的变换矩阵T0；步骤2.2.3，令i＝0；步骤2.2.4，采用变换矩阵Ti，对初始的紫外光图像UVi进行空间变换，得到变换后的紫外光图像UVi+1；步骤2.2.5，将紫外光图像UVi+1和可见光图像V0对齐，然后，计算紫外光图像UVi+1和可见光图像V0之间的相似性测度互信息；步骤2.2.6，判断步骤2.2.5得到的相似性测度互信息是否为最大值，如果不是，则通过优化搜索算法确定更新的变换矩阵Ti+1，然后令i＝i+1，返回步骤2.2.4；如果是，则执行步骤2.2.7；步骤2.2.7，此时得到的变换矩阵Ti，即为与当前确定的拍摄距离对应的最优变换矩阵Tbest；最优变换矩阵Tbest即为配准参数；步骤3，当需要探测高压设备微弱放电并进行缺陷分析时，设需要探测的高压设备为equ(A)，采用已光学对准的紫外光相机与可见光相机，在设定拍摄距离L(A)下，分别对高压设备equ(A)进行拍照，从而得到可见光图像V(A)和紫外光图像UV(A)；其中，拍照时的实际环境参数为：温度T、湿度RH、相对气压P和风速v；步骤4，查找步骤2得到的拍摄距离-配准参数映射表，得到与设定拍摄距离L(A)对应的配准参数，即：最优变换矩阵Tbest(A)；步骤5，采用最优变换矩阵Tbest(A)，对紫外光图像UV(A)进行空间变换，得到变换后的紫外光图像，表示为：紫外光图像UV0(A)；步骤6，对紫外光图像UV0(A)和可见光图像V(A)进行图像融合，得到融合后图像，表示为：融合图像Fusion_image(A)；步骤7，对融合图像Fusion_image(A)进行故障诊断分析，得到故障诊断分析结果：本步骤具体包括：步骤7.1，对融合图像Fusion_image(A)进行图像分析，得到实际电晕面积值S0；步骤7.2，采用公式(2)-公式(5)，基于步骤3得到的实际环境参数温度T、湿度RH、相对气压P和风速v，分别计算得到温度相对系数KT、相对湿度修正系数KRH、相对气压修正系数KP和风速修正系数KV：温度相对系数表达式：相对湿度修正系数表达式：相对气压修正系数表达式：风速修正系数表达式：KV＝0.9881exp(-0.0720·v)公式(5)步骤7.3，根据公式(6)，得到电晕面积修正值S：S＝(KT·KRH·Kp·KV)·S0公式(6)步骤7.4，对电晕面积修正值S进行分析，得到高压设备equ(A)的放电情况以及缺陷诊断结果。优选的，步骤2中，确定的拍摄目标为十字低压汞灯。优选的，步骤2.2中，优化搜索算法为连续型1+1进化算法。优选的，步骤2.2.5中，采用以下方法，计算紫外光图像UVi+1和可见光图像V0之间的相似性测度互信息：步骤2.2.5.1，紫外光图像UVi+1和可见光图像V0均为m*n图像，即：包括m行n列的像素；紫外光图像UVi+1的第a行第b列的像素灰度值表示为LUV(a,b)；可见光图像V0的第a行第b列的像素灰度值表示为LV(a,b)；其中，a＝1,2,...,m，b＝1,2,...,n；步骤2.2.5.2，将可见光图像V0和紫外光图像UVi+1对应坐标位置的像素灰度值，整合为一个二维向量(LV(a,b),LUV(a,b))；通过直方图，对可见光图像V0和紫外光图像UVi+1的像素灰度值进行估计，得到联合概率密度P(V0,UVi+1)和边缘概率密度函数P(V0)＝∑P(V0,UVi+1)、P(UVi+1)＝∑P(V0,UVi+1)；其中，P(V0)为可见光图像V0的概率密度函数，P(UVi+1)为紫外光图像UVi+1的概率密度函数；步骤2.2.5.3，通过公式(7)，得到紫外光图像UVi+1与可见光图像V0的互信息为MI(V0,UVi+1)；互信息MI(V0,UVi+1)用于评测紫外光图像UVi+1与可见光图像V0的相似性。优选的，步骤6中，图像融合过程具体为：步骤6.1，确定紫外光图像UV0(A)的像素阈值T1和可见光图像V(A)的像素阈值T2；步骤6.2，紫外光图像UV0(A)中每个坐标位置的像素点的灰度值，均与可见光图像V(A)中相同坐标位置的像素点的灰度值进行融合，从而得到融合图像Fusion_image(A)；其中，紫外光图像UV0(A)中第a行第b列的像素点的灰度值表示为LUV(a,b)；可见光图像V(A)中第a行第b列的像素点的灰度值表示为LV(a,b)；采用以下算法进行图像融合，得到融合图像Fusion_image(A)中第a行第b列的像素点的灰度值，表示为：L_Fusion_image(a,b)：1)如果紫外光图像UV0(A)的灰度值LUV(a,b)大于像素阈值T1，则灰度值LUV(a,b)本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可探测高压设备微弱放电并进行缺陷分析的方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1，将紫外光相机与可见光相机的视场角调节一致，实现光学对准；/n步骤2，确定拍摄目标和多种不同的拍摄距离，在每种拍摄距离下，均执行步骤2.1-步骤2.2，从而得到拍摄距离-配准参数映射表；/n步骤2.1，在确定的拍摄距离下，可见光相机对拍摄目标进行拍照，得到可见光图像V

【技术特征摘要】
1.一种可探测高压设备微弱放电并进行缺陷分析的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，将紫外光相机与可见光相机的视场角调节一致，实现光学对准；
步骤2，确定拍摄目标和多种不同的拍摄距离，在每种拍摄距离下，均执行步骤2.1-步骤2.2，从而得到拍摄距离-配准参数映射表；
步骤2.1，在确定的拍摄距离下，可见光相机对拍摄目标进行拍照，得到可见光图像V0；紫外光相机对拍摄目标进行拍照，得到紫外光图像UV0；
步骤2.2，以可见光图像V0作为参考图像，以紫外光图像UV0作为待配准图像，通过优化搜索算法对空间变换矩阵进行更新迭代，从而得到使可见光图像和紫外光图像之间相似性测度互信息最大时的空间变换矩阵，即为最优变换矩阵Tbest；
具体为：
步骤2.2.1，配置刚体变换模型：



其中：
(x,y)是原紫外光图像的像素坐标，(x',y')是经过刚体变换后的紫外光图像像素坐标；
θ为旋转角度，为已知固定值；tx为水平平移量，ty为竖直平移量，单位为像素数；

为变换矩阵；
步骤2.2.2，确定水平平移量tx的初始值以及竖直平移量ty的初始值，从而得到初始的变换矩阵T0；
步骤2.2.3，令i＝0；
步骤2.2.4，采用变换矩阵Ti，对初始的紫外光图像UVi进行空间变换，得到变换后的紫外光图像UVi+1；
步骤2.2.5，将紫外光图像UVi+1和可见光图像V0对齐，然后，计算紫外光图像UVi+1和可见光图像V0之间的相似性测度互信息；
步骤2.2.6，判断步骤2.2.5得到的相似性测度互信息是否为最大值，如果不是，则通过优化搜索算法确定更新的变换矩阵Ti+1，然后令i＝i+1，返回步骤2.2.4；如果是，则执行步骤2.2.7；
步骤2.2.7，此时得到的变换矩阵Ti，即为与当前确定的拍摄距离对应的最优变换矩阵Tbest；最优变换矩阵Tbest即为配准参数；
步骤3，当需要探测高压设备微弱放电并进行缺陷分析时，设需要探测的高压设备为equ(A)，采用已光学对准的紫外光相机与可见光相机，在设定拍摄距离L(A)下，分别对高压设备equ(A)进行拍照，从而得到可见光图像V(A)和紫外光图像UV(A)；其中，拍照时的实际环境参数为：温度T、湿度RH、相对气压P和风速v；
步骤4，查找步骤2得到的拍摄距离-配准参数映射表，得到与设定拍摄距离L(A)对应的配准参数，即：最优变换矩阵Tbest(A)；
步骤5，采用最优变换矩阵Tbest(A)，对紫外光图像UV(A)进行空间变换，得到变换后的紫外光图像，表示为：紫外光图像UV0(A)；
步骤6，对紫外光图像UV0(A)和可见光图像V(A)进行图像融合，得到融合后图像，表示为：融合图像Fusion_image(A)；
步骤7，对融合图像Fusion_image(A)进行故障诊断分析，得到故障诊断分析结果：
本步骤具体包括：
步骤7.1，对融合图像Fusion_image(A)进行图像分析，得到实际电晕面积值S0；
步骤7.2，采用公式(2)-公式(5)，基于步骤3得到的实际环境参数温度T、湿度RH、相对气压P和风速v，分别计算得到温度相对系数KT、相对湿度修正系数KRH、相对气压修正系数KP和风速修正系数KV：
温度相对系数表达式：



相对湿度修正系数表达式：



相对气压修正系数表达式：



风速修正系数表达式：
KV＝0....

【专利技术属性】
技术研发人员：侯思祖，芦静，韩剑，孙永卫，宏爱松，田玉增，刘龙，
申请(专利权)人：保定市毅格通信自动化有限公司，
类型：发明
国别省市：河北;13