[發明專利]基于紅外圖像處理的SF6氣體檢測方法

無效

• 申請號: 201310025151.8
• 申請日: 2013-01-23
• 公開（公告）號: CN103217397A
• 公開（公告）日: 2013-07-24
• 發明（設計）人: 吳波;王庫;王生明;宰洪濤;謝添;劉連根;田瑞萍;趙晉芳;常晉兵
• 申請（專利權）人: 山西省電力公司晉城供電分公司;國家電網公司;北京興匯同維電力科技有限公司
• 主分類號: G01N21/35
• 分類號: G01N21/35;G01M3/36
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩

技術領域

本發明涉及氣體檢測技術領域，特別涉及一種基于紅外圖像處理的SF6氣體泄露檢測方法。

背景技術

高壓斷路器、GIS（氣體絕緣金屬封閉開關設備）是電力系統中最重要的控制和保護設備。由于SF6（Sulfur?Hexafluoride，六氟化硫）氣體優良的絕緣性能和滅弧性能，當前國內大多數的電力公司都采用了SF6斷流器、SF6?GIS。伴隨著SF6的大量使用，SF6泄漏問題也逐漸顯露?，F代紅外檢測方法因其非接觸式檢測、快速準確等優點，逐漸取代傳統的檢測方法，成為SF6泄露檢測的發展趨勢。

SF6泄露的紅外檢測方法又分為主動式和被動式紅外檢測兩種。主動式紅外檢測SF6的方法根據不同的激勵源又分為不同的檢測方法。目前，主動式紅外SF6檢測多以激光激勵為主，它通過主動發射SF6吸收波長（即10.55um）的激光，并通過紅外傳感面陣獲取紅外圖像。該方法能夠實現在線SF6泄露檢測以及紅外圖像顯示，但需要額外增加激光裝置。

被動式紅外SF6檢測與主動式紅外SF6檢測不同，它不需要額外增加激勵源裝置，檢測裝置的操作、攜帶及安裝都更為方便。目前，國內對被動式紅外SF6檢測監控裝置的研究還較為缺乏。

以激光式紅外SF6檢測為例，采用主動式紅外檢測SF6時，紅外傳感面陣獲取到的紅外圖像由于主動投射10.55um波長的激光，其圖像的信噪比明顯大于被動式方法。由于紅外傳感面陣獲取到的圖像信息是全場景的熱輻射數據，加上紅外傳感面陣的極高熱輻射靈敏度，被動式方法中的紅外圖像較主動式方法會含有更多噪聲，圖像也更為模糊。因此，被動式紅外SF6檢測對于紅外傳感器陣列和紅外圖像處理方法都提出了新的需求。

基于上述需求，有必要研究出一種新的被動式SF6氣體檢測紅外圖像處理方法。同時，相比于用ARM、DSP等嵌入式處理器進行紅外圖像處理，使用計算機進行紅外圖像處理具有更強大的處理能力、更豐富的信息顯示和更通用性操作環境。

發明內容

（一）所要解決的技術問題

本發明的目的在于提供一種基于紅外圖像處理的SF6氣體檢測方法，以解決現有被動式紅外SF6氣體泄露檢測方法存在的紅外圖像噪聲大、不利于實時顯示的問題。

（二）技術方案

為了解決上述技術問題，本發明提出了一種基于紅外圖像處理的SF6氣體檢測方法。所述方法包括以下步驟：

S1、采用被動式紅外檢測的方式獲取SF6氣體的原始紅外圖像，并對所述原始紅外圖像進行非均勻性校正，得到校正后的紅外圖像；

S2、對所述校正后的紅外圖像進行歸一化處理，并將處理后的圖像轉化為灰度圖像；

S3、對所述灰度圖像進行圖像濾波以及灰度線性變換，得到目標圖像；

S4、將所述目標圖像進行實時顯示。

可選的，步驟S4之前還包括步驟：

S0、對SF6氣體濃度進行標定，得到標定曲線，所述標定曲線用于表示SF6氣體濃度值與圖像灰度值的對應關系；

步驟S4進一步包括：

利用所述標定曲線計算出所述目標圖像中的SF6氣體濃度值，并將計算得到的濃度值與所述目標圖像一起進行實時顯示。

可選的，步驟S1中，采用被動式紅外檢測的方式獲取SF6氣體的原始紅外圖像具體包括：

利用被動式SF6紅外探測傳感器，獲取紅外傳感面陣采集到的數據，從而得到所述原始紅外圖像，

其中，所述被動式SF6紅外探測傳感器的探測波長為10.55μm。

可選的，步驟S1具體包括：

S1-1、選定兩個不同的溫度，其中較高的溫度記為T_high，較低的溫度記為T_low；

S1-2、在溫度T_high下，在同一背景中獲取N張SF6氣體的原始紅外圖像，N為正整數，將像素i在N張圖像中的時域中值作為像素i的像素值，從而得到溫度T_high下的紅外圖像S_high，

在溫度T_low下，在所述同一背景中獲取N張SF6氣體的原始紅外圖像，將像素j在N張圖像中的時域中值作為像素j的像素值，從而得到溫度T_low下的紅外圖像S_low；

S1-3、利用圖像S_high和S_low計算出信號增益G和偏移量O；

S1-4、利用信號增益G和偏移量O計算得到所述校正后的紅外圖像。