[發明專利]基于紅外圖像識別的變壓器套管發熱缺陷檢測方法

有效

• 申請號: 202010133248.0
• 申請日: 2020-03-01
• 公開（公告）號: CN111369516B
• 公開（公告）日: 2023-06-30
• 發明（設計）人: 馮萬興;袁光裕;楊佳泉;范鵬;周正欽;姚翔宇;周盛;羅傳仙;周自強;沈厚明;郭利莎;劉飛;聶德鑫;邢峻;徐馳;隗震;吳彬
• 申請（專利權）人: 上海置信電氣股份有限公司;國網電力科學研究院武漢南瑞有限責任公司;國網電力科學研究院有限公司
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/11;G06T7/136;G06V10/28;G06V10/44;G06V10/50;G06V10/75;G06V10/762;G01N25/72
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 李滿

1.一種基于紅外圖像識別的變壓器套管發熱缺陷檢測方法，其特征在于：它包括如下步驟：

步驟1：獲取變電站內變壓器套管的紅外圖像；

步驟2：采用多模板匹配技術提取出所述紅外圖像中的變壓器套管圖像；

步驟3：在所述變壓器套管區域中依次通過三級金字塔濾波和圖像的形態學操作確定變壓器套管的具體圖像位置；

步驟4：對變壓器套管的具體圖像位置利用圖像灰度值與色溫表的對應函數關系，確定變壓器套管各部分溫度，并依據規程進行變壓器套管發熱缺陷的判斷；

所述步驟3中，對變壓器套管的圖像采用圖像三級金字塔進行分割，去除變壓器支撐電力設備的橫梁和對套管的遮擋，然后對分割后的圖像通過腐蝕膨脹操作提取圖像中變壓器套管邊緣，從而確定變壓器套管的圖像輪廓，然后對變壓器套管的圖像由上至下，從左至右逐像素掃描，獲取套管邊緣坐標信息，根據掃描起始點和掃描終止點縱坐標坐標取差，獲取套管傘裙和套管底座部分的總長度H₁；

將變壓器套管的圖像輪廓內的部分進行灰度化，提取圖像的灰度直方圖，設所述變壓器套管的圖像的灰度直方圖中像素數量最多灰度區間t₁數量為k₁，變壓器套管的圖像的灰度直方圖中像素數量第二多的灰度區間t₂數量為k₂，利用變壓器套管的圖像的灰度直方圖進行二值化分割，二值化分割的灰度閾值設置為T_k；

T_k＝t₁*k₁/(k₁+k₂)+t₂*k₂/(k₁+k₂)?(1)

根據上式得到二值化分割的灰度閾值T_k，根據二值化分割的灰度閾值T_k確定變壓器套管的圖像的灰度直方圖中的底座和傘裙，然后進行像素掃描獲取底座長度H₂，則傘裙本體長度為H＝H₁-H₂；

根據二值化分割的灰度閾值T_k確定變壓器套管的圖像的灰度直方圖中的底座和傘裙的具體方法為變壓器套管的圖像的灰度直方圖中每個像素點的像素值與二值化分割的灰度閾值T_k相減，結果大于等于0的為底座部分，結果小于等于0的為背景部分，剔除背景之后即得到套管底座的分割圖像；

根據二值化分割的灰度閾值T_k確定變壓器套管的圖像的灰度直方圖中的底座和傘裙的具體方法為變壓器套管的圖像的灰度直方圖中每個像素點的像素值與二值化分割的灰度閾值T_k相減，結果大于0的為底座部分，結果小于等于0的為傘裙部分。

2.根據權利要求1所述的基于紅外圖像識別的變壓器套管發熱缺陷檢測方法，其特征在于：所述步驟1中，通過手持紅外儀采集變電站內變壓器套管的紅外圖像，或者通過巡線機器人，設定圖像采集路徑，采集固定點位的變電站內變壓器套管紅外圖像。

3.根據權利要求1所述的基于紅外圖像識別的變壓器套管發熱缺陷檢測方法，其特征在于：所述步驟2中，在模板匹配前，先對紅外圖像進行濾波、降噪和去邊框預處理，然后在對預處理后的紅外圖像采用模板匹配技術提取出所述紅外圖像中的變壓器套管區域。

4.根據權利要求1所述的基于紅外圖像識別的變壓器套管發熱缺陷檢測方法，其特征在于：在OpenCV軟件提供的matchTemplate組件的基礎上，采取平方差匹配法、歸一化平方差匹配法、相關匹配法、歸一化相關匹配法、相關系數匹配法、歸一化相關系數匹配法分別進行模板匹配，分別識別出各個匹配方法下紅外圖像中的變壓器套管及對應匹配參量MaxLoc，通過聚類獲得各個匹配方法下紅外圖像中的變壓器套管及對應匹配參量MaxLoc中的最佳匹配參量，即識別出紅外圖像中的變壓器套管區域。

5.根據權利要求1所述的基于紅外圖像識別的變壓器套管發熱缺陷檢測方法，其特征在于：所述步驟4中：對變壓器套管的圖像輪廓進行測溫線提取，并設置測溫線的緩沖區，然后根據測溫線及緩沖區分段計算套管傘裙、底座各個部分的溫度；

測溫線提取過程為：上述技術方案的步驟4的線掃處理過程中設檢測到變壓器套管邊緣左側坐標為X₀(x₀,y₀)，右側坐標為X₁(x₁,y₀)，則在該套管線掃中心坐標為y₀處的橫坐標為：

測溫線在L₀處的坐標為L₀(x_t,y₀)，以L₀為中心，取一個長寬為k個像素的矩形，檢測該矩形區域的平均灰度，再對比色溫表計算出該矩形區域溫度T，作為L₀點的溫度，依次類推，在長度為H的套管上，只需要取個測溫點，即可測量出套管的溫度曲線；

根據《中華人民共和國電力行業標準(DL/T?664-2016):帶電設備紅外診斷技術應用導則》，采用相對溫差法分析變壓器相鄰的兩根套管的發熱缺陷：

δ＝(T₁-T₂)/(T₁-T₀)×100％?(3)

其中，δ是相對溫差,相鄰兩根套管之間的溫度差與其中較熱的一根套管溫度之比，T₀表示被測區域的環境溫度，T₁表示相鄰兩個套管其中之一的發熱溫度,T₂表示相鄰兩個套管其中另一個的發熱溫度，當相對溫差值大于等于35％時即表示有發熱缺陷。