[发明专利]一种用于电气设备在线检测的可见光和红外图像重构方法

说明书

技术领域

本发明涉及电气设备故障检测与诊断，尤其是涉及一种用于电气设备在线检测的可见光和红外图像重构方法。

背景技术

随着我国电网规模不断扩大，对电网运行的安全性和可靠性要求也越来越高，而电网电气设备长期运行会出现磨损、氧化、腐蚀、老化、污秽以及外力导致的缺陷，所以对电气设备进行状态检修，及时排查故障隐患，对维护电网安全稳定运行极为重要。

在电气设备故障检测与诊断领域，可见光图像检测、红外图像检测等非接触式检测方法凭借着成本低、速度快、不停电检修等特点，得到了越来越广泛地应用。运用可见光图像的轮廓、纹理、色彩等特征可识别电气设备的机械故障，如电力线异物、导线断股、绝缘子掉片、防震锤移位、间隔棒断裂等；运用红外图像可检测电气设备异常温升故障，如金具接触不良、接线端过热、外绝缘表面放电发热等。电网设备虽种类繁多，但大多数电气设备都存在轮廓纹理不全、色彩变化明显、温升较高等缺陷特征，这些缺陷在巡线过程中分别被可见光和红外成像设备捕捉，但由于单一检测系统仅根据片面参数信息作出推断，常常造成电气设备故障的误诊及漏诊。为此，进行电气设备的可见光与红外图像进行融合重构，将两类图像的有效特征集成于一张图像，不仅能降低信息冗余度，也有利于对电气设备故障的全面准确判断。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种用于电气设备在线检测的可见光和红外图像重构方法。通过对同一电气设备的可见光图像和红外图像进行基于轮廓信息的图像配准，将两种图像的有效特征进行结合，重构为一张包含可见光和红外两方面图像信息的二维图像。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种用于电气设备在线检测的可见光和红外图像重构方法，该方法包括以下步骤：

S1、对红外图像和可见光图像分别进行有效特征分析；

S2、进行基于轮廓信息的图像配准；

S3、利用图像配准结果，根据有效特征分析结果对图像配准后的红外图像和可见光图像进行有效特征提取，并进行图像叠加，完成可见光图像与红外图像重构。

步骤S2基于轮廓信息的图像配准包括以下步骤：

S201、对红外图像和可见光图像分别进行图像预处理后得到红外图像轮廓图和可见光图像轮廓图；

S202、对红外图像轮廓图和可见光图像轮廓图进行最佳仿射变换搜索，并进行最佳仿射变换；

S203、对红外图像原图进行最佳仿射变换，完成图像配准。

所述的有效特征分析具体为通过图像处理、特征处理和特征选择步骤选取体现电气设备缺陷或故障的特征。

所述的最佳仿射变换搜索采用红外图像轮廓图和可见光图像轮廓图的平均最近距离进行图像配准度衡量，平均最近距离D(A,B)计算公式函数为：

D(A,B)＝min(d(A,B),d(B,A))

其中，A,B分别为电气设备的可见光轮廓图像和红外轮廓图像，a_i、b_i分别为图像A中第i个轮廓点、B中第j个轮廓点，a_j、b_i分别为图像A中第j个轮廓点、B中第i个轮廓点，n_A、n_B分别为图像A、B中的轮廓点个数，d(A,B)、d(B,A)分别为图像A上的点到图像B的平均最近距离、图像B上的点到图像A的平均最近距离。

S3中的可见光图像与红外图像重构过程如下：

其中，I_inf和I_vis分别为红外图像和可见光图像的RGB像素值，I₁(x,y)为重构后的RGB像素值，T(x,y)为红外图像上坐标为(x,y)的像素点温度值，T_thresh为红外图像的温度阈值。

所述的最佳仿射变换搜索具体为寻找进行仿射变换的最优参数组合。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1.本发明将电气设备的可见光与红外图像进行融合重构，将两类图像的有效特征集成于一张图像，大幅地降低信息冗余度，也有利于对电气设备缺陷的全面准确判断；

2.本发明将电气设备红外图像的异常温升区域反映到可见光图像上，非常直观地反应电气设备缺陷特征，同时也精确地对电气设备缺陷位置进行定位；

3.本发明算法稳定，信息保留度高，可靠性强，对于拍摄角度和图像大小相差不大的可见光和红外图像都能进行准确的重构；