一種用于電暈探測的紫外圖像故障定位處理系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種紫外圖像故障定位系統，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入可見光成像CCD，反射光先經過日盲濾鏡，之后穿過紫外透鏡進入，紫外成像探測器的紫外圖像經過圖像處理單元進行圖像處理后，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圖像進行分析和處理，有效抑制背景噪聲和紫外成像探測器的熱噪聲，圖像經過處理之后，可以清晰地觀察到高壓設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定位的準確性。
【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
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及電暈探測技術，尤其涉及用于電暈探測的紫外光譜探測技術。
【背景技術】
[0002]當架空輸電線路表面的電場強度超過空氣分子的游離強度，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線周圍發出的藍紫色熒光，這種現象稱為“電暈放電”或簡稱“電暈”。電暈要消耗電能，電暈放電時產生的脈沖電磁波對無線電和高頻通信會產生干擾。此外，電暈還會使導線表面發生腐蝕，從而降低了導線的使用壽命。
[0003]目前，架空輸電線路的線路巡檢主要采取遠紅外望遠鏡、超聲電暈探測器及人工目視檢查。由于電暈放電的目標小、強度弱，目視很難觀察到；而太陽光中含有很強的紅外線，用紅外線望遠鏡觀察誤檢率較高。另外紅外線檢查儀的響應速度慢，不適于航拍。有人曾試圖用沿線設置無線電探測器的方法進行電暈的測量，其唯一的優點是可連續檢測，但費用高，準確度低，安全性差是致命的弱點，難以實現。紫外光譜探測技術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得多，而在“日盲”紫外波段(240~280nm)電暈放電的強度要弱得多，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行電暈放電檢測。
[0005]用于電暈放電檢測的紫外成像系統的成像質量主要取決于其核心部件紫外像增強器和“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。低端的紫外像增強器噪聲大，成像質量要差一些?’另外紫外濾光片的性能指標也達不到高端的先進水平。因此，在現有條件下，系統的成像質量受到一定影響，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的位置。
實用新型內容
[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圖像進行分析和處理的系統，可以有效抑制背景噪聲和紫外像增強器的熱噪聲并清晰地看到故障點所在位置。
[0008]所述紫外圖像故障定位處理系統包括分光鏡、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入可見光成像CCD，反射光先經過日盲濾鏡，之后穿過紫外透鏡進入，紫外成像探測器的紫外圖像經過圖像處理單元進行圖像處理后，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，光束經過紫外成像鏡頭后，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，光電子經過微通道板204后，信號被增強放大并通過熒光屏轉化為可見光信號輸出，然后由光纖光錐耦合CCD相機得到紫外圖像。
[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圖像進行分析和處理，有效抑制背景噪聲和紫外像增強器的熱噪聲，使得在處理前原本較難對故障進行定位的情況下，采用本方法處理之后，可以清晰地看到故障點所在位置。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1為根據本實用新型一個實施例的紫外圖像故障定位處理系統結構示意圖；
[0013]圖2為根據本實用新型一個實施例的紫外成像探測器的結構示意圖；
[0014]圖3為根據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域的示意圖。
【具體實施方式】
[0016]圖1為根據本實用新型一個實施例的紫外圖像故障定位處理系統結構示意圖。如圖1所示，紫外成像系統包括分光鏡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，目標光輻射信號經過分光鏡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進入可見光成像(XD104。反射光先經過日盲濾鏡102，之后穿過紫外透鏡105進入紫外成像探測器106。根據本實用新型的一個實施例，可以在光學設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的電暈。可見光成像(XD104可以探測目標的普通圖像。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行合成后，呈現一個最終的彩色圖像，用于對產生電暈部位的識別與定位。根據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過圖像處理單元107進行圖像處理后，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的結構示意圖。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206。光束經過紫外成像鏡頭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發射出的光電子經過微通道板204后，信號被增強放大并通過熒光屏205轉化為可見光信號輸出，然后由光纖光錐耦合CCD相機206得到紫外圖像。根據本實用新型的一個實施例，紫外圖像在圖像處理單元107經過圖像處理之后，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備。
[0020]現有用于電暈放電檢測的紫外成像系統，由于受到背景噪聲和探測器熱噪聲的影響成像質量降低，噪聲較大，在信號較弱時，人眼觀察無法判別故障點的位置，本實用新型針對電暈放電檢測紫外成像系統圖像信號的特點，設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器的熱噪聲。采用本方法，有效提高了對高壓放電故障點定位的準確性。
[0021]本實用新型紫外成像探測器106利用CCD相機探測獲得動態圖像，動態圖像在圖像處理單元107經過特殊的算法進行分析和處理，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，自適應門限二值化。具體而言，將灰度圖像進行自適應門限二值化，再將二值圖像加入到一個預先建立好的長度為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，空間區域概率統計。對N幅二值圖像進行分析，統計在指定區域內不同坐標點I出現的概率，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域，如圖4所示。
[0025]在指定的圖塊中出現I就認為這個區域有信號出現，計數加1，統計N幅二值圖像中，指定區域出現信號的次數，當出現次數大于閾值時，計算每個像素點的信號出現概率，當出現次數小于閾值時，這個區域的所有像素點的信號出現概率為零。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，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入可見光成像CCD，反射光先經過日盲濾鏡，之后穿過紫外透鏡進入，紫外成像探測器的紫外圖像經過圖像處理單元進行圖像處理后，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，經過圖像合成單元的處理得到合成的輸出圖像。
2.根據權利要求1所述的用于電暈探測的紫外圖像故障定位處理系統，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，光束經過紫外成像鏡頭后，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，光電子經過微通道板后，信號被增強放大并通過熒光屏轉化為可見光信號輸出，然后由光纖光錐耦合CCD相機得到紫外圖像。
3.根據權利要求1所述的用于電暈探測的紫外圖像故障定位處理系統，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 優先權日:2013年6月7日
【發明者】張立強, 張玉鈞, 蔡毅敏, 李宏斌 申請人:南京順泰科技有限公司
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