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一種用于電暈探測的紫外圖像故障定位處理系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種紫外圖像故障定位系統(tǒng)，包括分光鏡、日盲濾鏡、可見光透鏡、可見光成像、紫外透鏡、紫外成像探測器、圖像處理單元和圖像合成單元，分光鏡將目標(biāo)光輻射信號分成透射光和反射光兩路光，透射光穿過可見光透鏡進(jìn)入可見光成像CCD，反射光先經(jīng)過日盲濾鏡，之后穿過紫外透鏡進(jìn)入，紫外成像探測器的紫外圖像經(jīng)過圖像處理單元進(jìn)行圖像處理后，與可見光成像CCD形成的普通圖像一起，輸出到圖像合成單元，經(jīng)過圖像合成單元的處理得到合成的輸出圖像。本實用新型對紫外動態(tài)圖像進(jìn)行分析和處理，有效抑制背景噪聲和紫外成像探測器的熱噪聲，圖像經(jīng)過處理之后，可以清晰地觀察到高壓設(shè)備電暈放電圖像信號，從而有效地提高了對高壓放電故障點(diǎn)定位的準(zhǔn)確性。
【專利說明】一種用于電暈探測的紫外圖像故障定位處理系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及電暈探測技術(shù)，尤其涉及用于電暈探測的紫外光譜探測技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)架空輸電線路表面的電場強(qiáng)度超過空氣分子的游離強(qiáng)度，空氣分子就會被電離，這時可以聽到“刺刺”的放電聲，嗅到臭氧的氣味，在夜間還可以看見導(dǎo)線周圍發(fā)出的藍(lán)紫色熒光，這種現(xiàn)象稱為“電暈放電”或簡稱“電暈”。電暈要消耗電能，電暈放電時產(chǎn)生的脈沖電磁波對無線電和高頻通信會產(chǎn)生干擾。此外，電暈還會使導(dǎo)線表面發(fā)生腐蝕，從而降低了導(dǎo)線的使用壽命。
[0003]目前，架空輸電線路的線路巡檢主要采取遠(yuǎn)紅外望遠(yuǎn)鏡、超聲電暈探測器及人工目視檢查。由于電暈放電的目標(biāo)小、強(qiáng)度弱，目視很難觀察到；而太陽光中含有很強(qiáng)的紅外線，用紅外線望遠(yuǎn)鏡觀察誤檢率較高。另外紅外線檢查儀的響應(yīng)速度慢，不適于航拍。有人曾試圖用沿線設(shè)置無線電探測器的方法進(jìn)行電暈的測量，其唯一的優(yōu)點(diǎn)是可連續(xù)檢測，但費(fèi)用高，準(zhǔn)確度低，安全性差是致命的弱點(diǎn)，難以實現(xiàn)。紫外光譜探測技術(shù)是一種新的探測方法，使用它可以在日光下獲得清晰的紫外光圖像，可靠方便，誤報率低。
[0004]電暈放電的紫外光譜主要在200~400nm波段。在空氣中，電暈放電的峰值波長在300~360nm。但是在300~360nm波段，地表太陽輻射比電暈強(qiáng)得多，而在“日盲”紫外波段(240~280nm)電暈放電的強(qiáng)度要弱得多，但此時太陽在地表的背景輻射為零，因此，通常選擇在日盲波段進(jìn)行電暈放電檢測。
[0005]用于電暈放電檢測的紫外成像系統(tǒng)的成像質(zhì)量主要取決于其核心部件紫外像增強(qiáng)器和“日盲”紫外濾光片。這種核心部件的高端器件的具有高性能，但購買這些高性能的高端器件一直受到嚴(yán)格的限制。因此，常常不得不選用性能較低的低端紫外像增強(qiáng)器和低端“日盲”紫外濾光片作為核心部件。低端的紫外像增強(qiáng)器噪聲大，成像質(zhì)量要差一些?’另外紫外濾光片的性能指標(biāo)也達(dá)不到高端的先進(jìn)水平。因此，在現(xiàn)有條件下，系統(tǒng)的成像質(zhì)量受到一定影響，噪聲較大，在信號較弱時，人眼直接觀察無法判別故障點(diǎn)的位置。
[0006]因此，需要提出一種紫外圖像故障定位處理裝置，可以清楚地定位故障點(diǎn)的位置。
實用新型內(nèi)容
[0007]為解決本實用新型所提出的問題，本實用新型的目的是提供一種可以對紫外動態(tài)圖像進(jìn)行分析和處理的系統(tǒng)，可以有效抑制背景噪聲和紫外像增強(qiáng)器的熱噪聲并清晰地看到故障點(diǎn)所在位置。
[0008]所述紫外圖像故障定位處理系統(tǒng)包括分光鏡、日盲濾鏡、可見光透鏡、可見光成像、紫外透鏡、紫外成像探測器、圖像處理單元和圖像合成單元，分光鏡將目標(biāo)光輻射信號分成透射光和反射光兩路光，透射光穿過可見光透鏡進(jìn)入可見光成像CCD，反射光先經(jīng)過日盲濾鏡，之后穿過紫外透鏡進(jìn)入，紫外成像探測器的紫外圖像經(jīng)過圖像處理單元進(jìn)行圖像處理后，與可見光成像C⑶形成的普通圖像一起，輸出到圖像合成單元，經(jīng)過圖像合成單元的處理得到合成的輸出圖像。
[0009]所述紫外成像探測器包括紫外成像鏡頭、日盲紫外濾光片、光電陰極、微通道板、熒光屏和光纖光錐耦合CXD相機(jī)，光束經(jīng)過紫外成像鏡頭后，再通過日盲紫外濾光片，照到光電陰極上，光束在光電陰極形成光電子，光電子經(jīng)過微通道板204后，信號被增強(qiáng)放大并通過熒光屏轉(zhuǎn)化為可見光信號輸出，然后由光纖光錐耦合CCD相機(jī)得到紫外圖像。
[0010]所述紫外成像探測器和所述可見光成像CCD的視場范圍相同。
[0011]本實用新型對紫外動態(tài)圖像進(jìn)行分析和處理，有效抑制背景噪聲和紫外像增強(qiáng)器的熱噪聲，使得在處理前原本較難對故障進(jìn)行定位的情況下，采用本方法處理之后，可以清晰地看到故障點(diǎn)所在位置。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為根據(jù)本實用新型一個實施例的紫外圖像故障定位處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖2為根據(jù)本實用新型一個實施例的紫外成像探測器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖3為根據(jù)本實用新型一個實施例的圖像處理單元的處理流程示意圖；
[0015]圖4為根據(jù)本實用新型一個實施例的整幅二值圖像劃分為多個不同區(qū)域的示意圖。
【具體實施方式】
[0016]圖1為根據(jù)本實用新型一個實施例的紫外圖像故障定位處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，紫外成像系統(tǒng)包括分光鏡101、日盲濾鏡102、可見光透鏡103、可見光成像(XD104、紫外透鏡105、紫外成像探測器106、圖像處理單元107和圖像合成單元108。
[0017]如圖1所示，目標(biāo)光輻射信號經(jīng)過分光鏡101分光作用后分成透射光和反射光兩路光，透射光穿過可見光透鏡103進(jìn)入可見光成像(XD104。反射光先經(jīng)過日盲濾鏡102，之后穿過紫外透鏡105進(jìn)入紫外成像探測器106。根據(jù)本實用新型的一個實施例，可以在光學(xué)設(shè)計上使得紫外成像探測器106和可見光成像CCD104的視場范圍相同。
[0018]在紫外成像探測器106光路上，紫外濾光片濾除了自然光的紫外輻射(280nm?400nm)，保留了電暈的紫外輻射，因此可以探測到太陽盲區(qū)的電暈?？梢姽獬上?XD104可以探測目標(biāo)的普通圖像。紫外成像探測器106獲得的電暈圖像和可見光成像CCD104獲得的普通圖像在圖像合成單元進(jìn)行合成后，呈現(xiàn)一個最終的彩色圖像，用于對產(chǎn)生電暈部位的識別與定位。根據(jù)本實用新型的一個實施例，紫外成像探測器106輸出的電暈紫外圖像還要經(jīng)過圖像處理單元107進(jìn)行圖像處理后，再輸出到圖像合成單元108，與可見光成像CCD104輸出的普通圖像在圖像合成單元108合成后獲得一個最終的彩色輸出圖像。
[0019]圖2為紫外成像探測器106的結(jié)構(gòu)示意圖。紫外成像探測器包括紫外成像鏡頭201、日盲紫外濾光片202、光電陰極203、微通道板204、熒光屏205和光纖光錐耦合CXD相機(jī)206。光束經(jīng)過紫外成像鏡頭201后，有一部分背景光被濾除，有另一部分背景光仍然存在。光束再通過“日盲”紫外濾光片202，照到光電陰極203上。光束在光電陰極203形成光電子，從光電陰極203發(fā)射出的光電子經(jīng)過微通道板204后，信號被增強(qiáng)放大并通過熒光屏205轉(zhuǎn)化為可見光信號輸出，然后由光纖光錐耦合CCD相機(jī)206得到紫外圖像。根據(jù)本實用新型的一個實施例，紫外圖像在圖像處理單元107經(jīng)過圖像處理之后，最后在圖像合成單元108與可見光成像CCD104獲得的普通圖像合成，形成輸出圖像，輸出圖像輸出到觀察記錄設(shè)備。
[0020]現(xiàn)有用于電暈放電檢測的紫外成像系統(tǒng)，由于受到背景噪聲和探測器熱噪聲的影響成像質(zhì)量降低，噪聲較大，在信號較弱時，人眼觀察無法判別故障點(diǎn)的位置，本實用新型針對電暈放電檢測紫外成像系統(tǒng)圖像信號的特點(diǎn)，設(shè)計出一種用于電暈放電檢測的紫外圖像處理方法，快速、有效的抑制背景噪聲和紫外像增強(qiáng)器的熱噪聲。采用本方法，有效提高了對高壓放電故障點(diǎn)定位的準(zhǔn)確性。
[0021]本實用新型紫外成像探測器106利用CCD相機(jī)探測獲得動態(tài)圖像，動態(tài)圖像在圖像處理單元107經(jīng)過特殊的算法進(jìn)行分析和處理，可以有效抑制背景噪聲和紫外成像探測器106的熱噪聲，其處理流程如圖4所示。圖像處理單元的處理流程包括以下步驟:
[0022]步驟301，輸入灰度圖像。
[0023]步驟302，自適應(yīng)門限二值化。具體而言，將灰度圖像進(jìn)行自適應(yīng)門限二值化，再將二值圖像加入到一個預(yù)先建立好的長度為N的圖像隊列，如果隊列長度大于N則刪除第I幀，那么此圖像隊列所存儲的便是最近的N幅二值圖像。
[0024]步驟303，空間區(qū)域概率統(tǒng)計。對N幅二值圖像進(jìn)行分析，統(tǒng)計在指定區(qū)域內(nèi)不同坐標(biāo)點(diǎn)I出現(xiàn)的概率，得到一幅概率圖像。按3X3小塊將整幅二值圖像劃分為很多個不同區(qū)域，如圖4所示。
[0025]在指定的圖塊中出現(xiàn)I就認(rèn)為這個區(qū)域有信號出現(xiàn)，計數(shù)加1，統(tǒng)計N幅二值圖像中，指定區(qū)域出現(xiàn)信號的次數(shù)，當(dāng)出現(xiàn)次數(shù)大于閾值時，計算每個像素點(diǎn)的信號出現(xiàn)概率，當(dāng)出現(xiàn)次數(shù)小于閾值時，這個區(qū)域的所有像素點(diǎn)的信號出現(xiàn)概率為零。其算法如下:
[0026]for(int h=0;h<H;h++)
{
(br(int w=0:w<W;w++)
{
ini sum = 0;
for(int n=0;n<N;n++)
{
Ip! Image* pI ramc= ImageBuΠcr[n];
uchar block=0;
for(int i=0;i<BH;i++)

{

for(int j=0;j<BW;j++)

{

uchar val = CV—lMAGE_ELEM(p1、ramc,uchar,BH*h+i,BW*w+j);
if(val>0)


)`

I

block= I;

break;

}

}

if(block)

break;

}
sum+=b!ock;
}
if(sum>=threshold)
{
[0027]
【權(quán)利要求】
1.一種用于電暈探測的紫外圖像故障定位處理系統(tǒng)，其特征在于，包括分光鏡、日盲濾鏡、可見光透鏡、可見光成像、紫外透鏡、紫外成像探測器、圖像處理單元和圖像合成單元，分光鏡將目標(biāo)光福射信號分成透射光和反射光兩路光，透射光穿過可見光透鏡進(jìn)入可見光成像CCD，反射光先經(jīng)過日盲濾鏡，之后穿過紫外透鏡進(jìn)入，紫外成像探測器的紫外圖像經(jīng)過圖像處理單元進(jìn)行圖像處理后，與可見光成像CXD形成的普通圖像一起，輸出到圖像合成單元，經(jīng)過圖像合成單元的處理得到合成的輸出圖像。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于電暈探測的紫外圖像故障定位處理系統(tǒng)，其特征在于，所述紫外成像探測器包括紫外成像鏡頭、日盲紫外濾光片、光電陰極、微通道板、熒光屏和光纖光錐耦合CCD相機(jī)，光束經(jīng)過紫外成像鏡頭后，再通過日盲紫外濾光片，照到光電陰極上，光束在光電陰極形成光電子，光電子經(jīng)過微通道板后，信號被增強(qiáng)放大并通過熒光屏轉(zhuǎn)化為可見光信號輸出，然后由光纖光錐耦合CCD相機(jī)得到紫外圖像。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于電暈探測的紫外圖像故障定位處理系統(tǒng)，其特征在于，所述紫外成像探測器和所述可見光成像CCD的視場范圍相同。
【文檔編號】G01R31/12GK203551723SQ201320327355
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年6月7日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月7日
【發(fā)明者】張立強(qiáng), 張玉鈞, 蔡毅敏, 李宏斌 申請人:南京順泰科技有限公司