[發(fā)明專利]一種沖擊電弧圖像邊緣檢測方法及裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010171688.5
• 申請日: 2020-03-12
• 公開（公告）號: CN111398748A
• 公開（公告）日: 2020-07-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郭玥;郭潤生;何彩紅;王軍亮;杜文珍;張亦凌;周楊
• 申請（專利權(quán)）人: 山西耀源電力工程有限公司
• 主分類號: G01R31/12
• 分類號: G01R31/12;G01R31/20;G06T7/13;G06T7/00
• 代理公司: 太原高欣科創(chuàng)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 14109
• 代理人: 崔浩;冷錦超

1.一種沖擊電弧圖像邊緣檢測方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟一：建立半密閉自能式滅弧腔室淬滅沖擊電弧試驗場：

步驟1.1：根據(jù)設(shè)計的半密閉滅弧腔室結(jié)構(gòu)，使用3D打印機打印出試驗試品；

步驟1.2：根據(jù)試驗線路圖連接各試驗裝置和試品；

步驟1.3：連接安裝完畢后檢查沖擊放電回路的工作狀態(tài)，保證充電回路的正常工作與放電回路的完整連接；

步驟1.4：對沖擊電流發(fā)生器進行調(diào)試，通過改變調(diào)波電感與調(diào)波電阻的值，使沖擊電流發(fā)生器在空載短路條件下輸出指定的沖擊電流波形；

步驟1.5：根據(jù)高速攝像機與試品的位置關(guān)系，調(diào)整相機焦距直至在控制軟件中能夠顯示清晰圖像，然后對高速攝像機與試品位置進行固定；

步驟1.6：打開高速攝像機，設(shè)置幀速及觸發(fā)模式等參數(shù)；

步驟1.7：設(shè)置沖擊電流發(fā)生器的充電電壓值，根據(jù)沖擊電壓值設(shè)置相應(yīng)的充電時間進行充電，待充電完成后，觸發(fā)沖擊電流發(fā)生器，檢驗示波器是否成功觸發(fā)高速攝像機；

步驟1.8：根據(jù)拍攝得到的圖像情況，實時調(diào)整控制軟件幀速等參數(shù)，經(jīng)過多次重復(fù)試驗得到理想檢測狀態(tài)并進行記錄；

步驟二：將試驗結(jié)果與仿真結(jié)果做對比分析，使用高速攝像機在不同時刻拍攝半密閉滅弧腔室內(nèi)沖擊電弧的運動和熄滅圖像：

拍攝前，設(shè)定半密閉自能式滅弧腔室在0μs時刻被擊穿，擊穿瞬間電弧弧柱約束在半密閉滅弧腔室內(nèi)；控制沖擊電流發(fā)生器逐漸增大沖擊電流值，使電弧弧柱半徑逐漸增大，沖擊電弧產(chǎn)生的沖擊波經(jīng)過反射后作用于電弧弧柱，使電弧弧柱在沖擊氣流作用下往滅弧腔室開口處運動，隨電弧電流逐漸減小，電弧亮度先逐漸變強然后逐漸減弱；

使用高速攝像機拍攝下整個電弧亮度變化周期內(nèi)的圖像；

步驟三：對采集到的沖擊電弧圖像進行分析處理，處理步驟包括：

步驟3.1：圖像灰度化處理：由高速攝像機得到電弧RGB圖像，對原始圖像進行灰度化處理；

步驟3.2：圖像濾波處理：對電弧的灰度圖像進行濾波處理，得到高質(zhì)量沖擊電弧圖像，具體為采用中值濾波器和高斯濾波器濾除圖像中的椒鹽噪聲和高斯噪聲；

步驟3.3：圖像分割處理：采用大津算法對圖像進行分割去除沖擊電弧周圍環(huán)繞的光圈圖像；

步驟3.4：采用Candy邊緣提取算法將沖擊放電區(qū)域的圖像邊緣進行提取，最終得到放電邊緣區(qū)域的準確圖像；

步驟四：將得到的放電邊緣區(qū)域的準確圖像發(fā)送至數(shù)據(jù)處理裝置做進一步處理，通過數(shù)據(jù)處理裝置內(nèi)置的軟件分析出該半密閉自能式滅弧腔室內(nèi)電弧的消散特性，最終得到應(yīng)用于配電線路上的多級半密閉式滅弧腔室串聯(lián)結(jié)構(gòu)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種沖擊電弧圖像邊緣檢測方法，其特征在于：所述步驟3.2中采用的中值濾波方法具體為：將數(shù)字圖像中一點的值用該點鄰域中各點值的中值代替，使該點周圍的像素值接近真實值，以消除孤立的噪聲點，計算過程為：

對于一組數(shù)字x₁，x₂，...，x_n來說，將n個數(shù)按值的大小順序排列為x_i1≤x_i2≤…≤x_in，則滿足：

式中：M_ed為求取序列中值的函數(shù)，則定義y為序列x₁，x₂，…，x_n的中值；

做中值濾波處理時，先定義一個含有奇數(shù)個像素的滑動窗口，窗口正中間的像素值用窗口內(nèi)各像素值的中值代替，設(shè)輸入序列為{xi,i∈I}，其中I為自然數(shù)集合或子集，窗口長度為n，則濾波器輸出信號值為y_i＝M_ed{x_i-u,…,x_i,…，x_i+u}。