[發明專利]基于紫外、紅外和光學圖像相融合的燃弧檢測方法

有效

• 申請號: 201810127227.0
• 申請日: 2018-02-08
• 公開（公告）號: CN108333488B
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發明（設計）人: 方黎勇;王思維
• 申請（專利權）人: 南京視道信息技術有限公司
• 主分類號: G01R31/12
• 分類號: G01R31/12
• 代理公司: 成都虹盛匯泉專利代理有限公司 51268
• 代理人: 王偉

1.基于紫外、紅外和光學圖像相融合的燃弧檢測方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、紫外探測儀以200～2000Hz的頻率采集紫外波段信號，判斷每次采集到的紫外波段信號是否出現在240～260nm或323～329nm之間，若是則代表出現燃弧；并將采集到的紫外波段信號通過光電傳感器轉換為電信號V_d，然后通過模數轉換，將電壓信號轉換為數字信號，若出現燃弧則記為01，否則記為00；

S2、對紫外探測儀檢測到的燃弧進行能量等級評估，結果記為N_z；具體實現方法為：若01連續出現1次以下，令N_z＝0；若01連續出現1～3次，則令N_z＝1；若01連續出現4～6次，則令N_z＝2；若01連續出現7～9次，則令N_z＝3；若01連續出現10～13次，則令N_z＝4；若01連續出現14～17次，則令N_z＝5；若01連續出現18～21次，則令N_z＝6；若01連續出現次數≥22，則令N_z＝7；

S3、計算燃弧持續的時間t_i：

其中，c為01持續的次數；f指紫外探測儀的頻率；

S4、出現01信號時，觸發紅外熱像儀和光學相機對弓網進行抓拍，設在t_i時間段內分別獲得Z₁幀紅外熱像儀圖像和Z₂幀光學圖像；

S5、利用紅外熱像儀提取各幀紅外熱像儀圖像中超過100℃的區域，記為有效區域，計算每幀圖像有效區域的平均溫度T_iu；然后利用公式(2)計算t_i時間段內弓網平均溫度T_i：

若Ti100℃則確定此處有燃弧，執行步驟S6，否則返回步驟S1；

S6、對紅外熱像儀檢測到的燃弧進行能量等級評估，結果記為N_h；具體實現方法為：若燃弧溫度低于100℃，則令N_h＝0；若燃弧溫度為100℃～250℃，則令N_h＝1；若燃弧溫度為250℃～300℃，則令N_h＝2；若燃弧溫度為300℃～350℃，則令N_h＝3；若燃弧溫度為350℃～400℃，則令N_h＝4；若燃弧溫度為400℃～450℃，則令N_h＝5；若燃弧溫度為450℃～500℃，則令N_h＝6；若燃弧溫度為500℃～550℃，則令N_h＝7；若燃弧溫度≥550℃，則令N_h＝8；上述溫度范圍區間均包括下限值不包括上限值；

S7、對光學圖像進行區域定位及閾值分割，并通過光學圖像判斷是否有燃弧，若是則執行步驟S8，否則返回步驟S1；包括以下子步驟：

S71、若光學圖像是彩色圖像，則對彩色的光學圖像進行灰度處理：

Y_in＝0.65R+0.33G+0.02B

n代表在t_i時間內第n幀光學圖像，R、G、B分別表示該幀光學圖像中R、G、B的強度值；

若光學圖像是灰度圖像，則無需進行灰度處理，直接執行步驟S72；

S72、定位受電弓和接觸網相接觸的矩形區域為光學圖像的有效區域：將灰度圖像原始坐標系下的各個點投影到極坐標系下，極坐標系的聚集點便為圖像中的直線；對直線進行擬合，篩選出灰度圖像中分別表征受電弓和接觸網的直線；以受電弓和接觸網的交點為中心，以受電弓為基準進行矩形區域選擇；所述矩形區域的橫向長度為：受電弓長度+左右各50個像素點；矩形區域的縱向長度為：以受電弓為基準向上截取200個像素點，向下截取整個圖像；

S73、利用下式對步驟S72中得到的矩形區域進行閾值分割：

Y_nj表示第n幀圖像中的第j個像素點；K代表預設的閾值；若此處灰度比K大，則證明此像素點有燃弧，否則此像素點沒有燃弧；

S74、統計步驟S73得到的燃弧像素點個數，記為a_n；

S75、利用下式計算t_i時間內燃弧像素點數均值作為此段時間內的像素點個數：

S8、對光學相機采集到的燃弧能量等級進行評估，結果記為N_t；

S9、若紫外、紅外和光學圖像三者都檢測出此段弓網有燃弧，則確定此弓網段有燃弧；并且通過下式計算最終的燃弧能量等級：

[N]＝[0.3N_z+0.5N_h+0.2N_t]

式中，[]表示向上取整。

2.根據權利要求1所述的基于紫外、紅外和光學圖像相融合的燃弧檢測方法，其特征在于，所述步驟S8中對光學相機采集到的燃弧能量等級進行評估的具體實現方法為：若燃弧面積小于1個像素點，令N_t＝0；若燃弧面積為1～50個像素點，則令N_t＝1；若燃弧面積為50～100個像素點，則令N_t＝2；若燃弧面積為100～200個像素點，則令N_t＝3；若燃弧面積為200～300個像素點，則令N_t＝4；若燃弧面積≥300個像素點，則令N_t＝5；上述燃弧面積范圍區間均包括下限值不包括上限值。