[发明专利]基于高光谱成像复合绝缘子伞裙老化的特征波段提取方法

说明书

本发明公开了一种基于高光谱成像的复合绝缘子伞裙老化的特征波段提取方法，方法包括以下步骤：制作老化程度已知的复合绝缘子伞裙切片，在同一视场下拍摄所述复合绝缘子伞裙切片的高光谱图像；矩阵化所述高光谱图像且进行主成分分析以获取第一主成分图像；分析第一主成分图像中各个波段图像叠加的比例，即每个波段的贡献率，将贡献率大的前A个波段作为备选特征波段；预定最终提取B个特征波段，计算A个备选特征波段各自的图像信息熵H(P)，再计算A个特征波段中任意B个波段之间的联合信息熵Hcor(P)；定义最优波段指数Q，所述Q为图像信息熵与联合信息熵的函数，取Q最大的特征波段组合为最佳的B个特征波段。

技术领域

本发明属于电力设备检测技术领域，特别是一种基于高光谱成像的复合绝缘子伞裙老化的特征波段提取方法。

背景技术

本发明涉及电力设备的老化状态诊断，特别是一种适用于硅橡胶复合绝缘子老化状态诊断的方法。硅橡胶复合绝缘子由于其有憎水性强、污闪电压高等优点，被广泛应用于电力设备的配电网部分。但是户外绝缘子由于长期暴露于恶劣的自然环境之中，如受到强紫外光辐射、酸雨侵蚀，其表面绝缘状态会出现劣化，表现出憎水性降低、材料柔韧性降低、起晕电压降低等现象，对电力系统的安全运行造成了潜在的威胁。目前绝缘子的常用检测方法是电压电流测量法，该方法通过测量流过绝缘子的电压、泄漏电流等电学参数，可以较为精确的获得绝缘子的运行状态。但是该方法无法实现非接触式测量，检测成本高，效率低。例如，传统的硅橡胶复合绝缘子伞裙老化状态评估中，通过测量流过绝缘子的电压、泄漏电流等电学参数以评估绝缘子老化状态，该方法需要对线路进行停电检修，同时属于接触式测量，效率较低，安全性也较差。

在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，因此可能包含不构成在本国中本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提出一种基于高光谱成像的复合绝缘子伞裙老化的特征波段提取方法，通过高光谱相机进行数据采集，通过计算信息熵与联合信息熵评估不同波段下的灰度图像，最终定义最优波段指数，根据指数大小，求出具有代表性的特征波段。该方法为绝缘子伞裙后续的老化状态检测提供了很好的数据清洗手段，将高维度的图像信息转换成3-5维的低维度图像信息，这对于硅橡胶复合绝缘子伞裙老化状态的快速诊断，实现非接触式在线监测、提高输电线路安全性有显著的实际意义。

本发明的目的是通过以下技术方案予以实现，一种基于高光谱成像的复合绝缘子伞裙老化的特征波段提取方法包括以下步骤：

第一步骤中，制作老化程度已知的复合绝缘子伞裙切片，在同一视场下拍摄所述复合绝缘子伞裙切片的高光谱图像；

第二步骤中，矩阵化所述高光谱图像且进行主成分分析以获取第一主成分图像；

第三步骤中，分析第一主成分图像中各个波段图像叠加的比例，即每个波段的贡献率，将贡献率大的前A个波段作为备选特征波段；

第四步骤中，预定最终提取B个特征波段，计算A个备选特征波段各自的图像信息熵H(P)，再计算A个特征波段中任意B个波段之间的联合信息熵Hcor(P)；

第五步骤中，定义最优波段指数Q，所述Q为图像信息熵与联合信息熵的函数，取Q最大的特征波段组合为最佳的B个特征波段。

所述的方法中，第一步骤中，制作老化程度已知的复合绝缘子伞裙切片时，老化类型包括酸老化、热老化和电老化，不同的老化类型对应的特征波段各不相同。

所述的方法中，第二步骤中，矩阵化所述高光谱图像中，所述高光谱图像具有M个波段，每个波段的灰度图像有N个像素点，则高光谱数据为M行N列的矩阵。

所述的方法中，第二步骤中，把矩阵的每一行作为输入进行主成分分析，获取第一主成分图像，所述第一主成分图像是由M个灰度图像按照一定比例叠加融合得到。