[发明专利]基于图像处理的断路器操作机构弹簧伸缩特性测试方法

权利要求书

1.一种基于图像处理的断路器操作机构弹簧伸缩特性测试方法，其特征在于，包括以下几个步骤：

步骤1：获取弹簧的形变图像序列；

检测高压断路器控制线圈电流值，当控制线圈电流达到设定电流阈值时，触发高速相机捕捉断路器操作机构弹簧在分合闸过程中的形变图像序列；

步骤2：形变图像序列的预处理；

对所述步骤1获取的形变图像序列进行预处理，以提高图像的质量，减少现场光线变化和高速相机电子噪声对图像产生的干扰；

步骤3：设置ROI区域；

在形变图像序列中确定运动开始帧，选取该帧图像中断路器操作机构弹簧的一个特征点作为运动识别目标；识别开始帧图像中运动识别目标的中心坐标，由该坐标确定长方形ROI区域；

步骤4：后续帧长方形ROI区域的自适应调整；

从第二帧图像开始，在处理后一帧图像时，以前一帧运动识别目标的中心坐标调整长方形ROI区域；

步骤5：图像的匹配处理；

对每一帧图像进行图像匹配处理，采用NCC算法捕捉最靠近运动端弹簧圈的位置，以及固定端弹簧圈的位置，计算运动端弹簧圈和固定端弹簧圈的位置关系，确定弹簧实时的长度以及形变量，获取弹簧形变过程中运动识别目标的位移-时间曲线；

步骤6：弹簧伸缩特性参数的计算；

根据所述步骤5的位移-时间曲线，计算弹簧自由长度、有效圈数、形变量、最大行程及线径。

2.如权利要求1所述的一种基于图像处理的断路器操作机构弹簧伸缩特性测试方法，其特征在于，所述步骤2中，形变图像序列的预处理采用图像直方图均衡化技术。

3.如权利要求1所述的一种基于图像处理的断路器操作机构弹簧伸缩特性测试方法，其特征在于，所述步骤4中，调整后的长方形ROI区域的长宽与图像的长宽满足下列关系式：

L_i＝kl+c+δ_i-1

其中，L_i表示图像移动距离；k表示常数，根据弹簧变形方向确定k的取值，非主要形变方向k取1，主要形变方向k取1.2；l表示模板图像尺寸；c表示常数，一般取10～20个像素；δ_i-1表示运动识别目标的中心坐标相比前一帧移动过的距离。

4.如权利要求1所述的一种基于图像处理的断路器操作机构弹簧伸缩特性测试方法，其特征在于，所述步骤5中，采用NCC算法计算运动端弹簧圈和固定端弹簧圈的位置关系的具体步骤是以固定端弹簧圈的图像作为模板图像，以运动端弹簧圈的图像作为原始图像，将模板图像遍历原始图像逐一匹配，计算模板图像和待匹配图像的互相关值，确定匹配程度。

5.如权利要求4所述的一种基于图像处理的断路器操作机构弹簧伸缩特性测试方法，其特征在于，所述模板图像和待匹配图像的互相关值的计算公式如下：

其中，F表示原始图像，原始图像的像素值为R×S；G表示模板图像，像素值为r×s；F(x+m，y+n)为原始图像F中(x+m，y+n)点的灰度值，G(x，y)为模板图像G中(x，y)点的灰度值，(m，n)为搜索时模板图像G左上角顶点在原始图像F中的位置。