本發(fā)明涉及光譜檢測(cè)，尤其涉及一種基于多光譜融合的絕緣子污穢檢測(cè)方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、隨著鐵路運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展，接觸網(wǎng)的安全檢測(cè)已成為列車運(yùn)行安全的重要環(huán)節(jié)，在接觸網(wǎng)系統(tǒng)中，絕緣子是連接導(dǎo)線和支撐結(jié)構(gòu)的重要組件。絕緣子暴露在空氣中容易粘附污穢，影響電氣性能。公開(kāi)號(hào)為cn115661117a的中國(guó)專利申請(qǐng)公開(kāi)了一種接觸網(wǎng)絕緣子可見(jiàn)光圖像檢測(cè)方法，該方法通過(guò)接觸網(wǎng)絕緣子圖像集構(gòu)建接觸網(wǎng)絕緣子數(shù)據(jù)集，根據(jù)接觸網(wǎng)絕緣子數(shù)據(jù)集進(jìn)行模型訓(xùn)練，通過(guò)訓(xùn)練的絕緣子監(jiān)測(cè)模型完成對(duì)絕緣子的檢測(cè)。單一的可見(jiàn)光信號(hào)得到的數(shù)據(jù)有限，難以獲得準(zhǔn)確的檢測(cè)結(jié)果。公開(kāi)號(hào)為cn113406448a的中國(guó)專利申請(qǐng)公開(kāi)了一種鐵路絕緣子電氣狀態(tài)檢測(cè)方法及裝置，該方法結(jié)合可見(jiàn)光圖像數(shù)據(jù)和紫外信號(hào)進(jìn)行疊加分析，進(jìn)而得到對(duì)絕緣子電氣傷損程度和設(shè)備狀態(tài)準(zhǔn)確的定量評(píng)估。該申請(qǐng)?jiān)诿總€(gè)絕緣子的每個(gè)方位都固定安裝紫外檢測(cè)設(shè)備，成本較高，且不適用于長(zhǎng)距離鐵路電網(wǎng)的檢測(cè)。因此當(dāng)前技術(shù)需進(jìn)一步改進(jìn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種基于多光譜融合的絕緣子污穢檢測(cè)方法及系統(tǒng)，本發(fā)明可以根據(jù)目標(biāo)絕緣子的異常區(qū)域選擇最佳檢測(cè)設(shè)備，再根據(jù)該檢測(cè)設(shè)備的第一光譜圖像和第二光譜圖像準(zhǔn)確預(yù)測(cè)絕緣子污穢數(shù)據(jù)，適用于長(zhǎng)距離輸電線路的檢測(cè)。

2、本申請(qǐng)的發(fā)明目的可通過(guò)以下技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)：

3、一種基于多光譜融合的絕緣子污穢檢測(cè)方法，包括以下步驟：

4、步驟1：多組檢測(cè)設(shè)備接收輸電線路上多個(gè)絕緣子的反射光，根據(jù)反射光生成第一光譜圖像和第二光譜圖像，選擇其中一個(gè)絕緣子作為目標(biāo)絕緣子；

5、步驟2：根據(jù)目標(biāo)絕緣子的位置選擇兩組檢測(cè)設(shè)備，提取所述兩組檢測(cè)設(shè)備的第一光譜圖像，識(shí)別兩組第一光譜圖像的特征點(diǎn)并生成特征點(diǎn)對(duì)，計(jì)算每個(gè)特征點(diǎn)對(duì)的視差；

6、步驟3：根據(jù)多個(gè)視差生成視差圖，計(jì)算視差圖中每個(gè)像素點(diǎn)的三維數(shù)據(jù)并構(gòu)建目標(biāo)絕緣子的三維幾何模型，根據(jù)三維幾何模型計(jì)算目標(biāo)絕緣子的表面積；

7、步驟4：提取第一光譜圖像中的異常區(qū)域，基于三維幾何模型計(jì)算異常區(qū)域中心點(diǎn)的三維坐標(biāo)，計(jì)算最佳檢測(cè)線，基于最佳檢測(cè)線選擇一組檢測(cè)設(shè)備，生成該檢測(cè)設(shè)備的校正參數(shù)；

8、步驟5：基于所述校正參數(shù)校正該檢測(cè)設(shè)備的第一光譜圖像和第二光譜圖像，分別生成第一校正光譜圖像和第二校正光譜圖像，根據(jù)多幅第二校正光譜圖像生成光斑輪廓和光斑像素方差；

9、步驟6：匹配光斑輪廓與第一校正光譜圖像，計(jì)算光斑輪廓的相對(duì)放電位置和光斑面積，計(jì)算目標(biāo)絕緣子在第一校正光譜圖像中的像素高度，基于像素高度和光斑面積計(jì)算實(shí)際放電面積；

10、步驟7：重復(fù)步驟5至6，根據(jù)多個(gè)采樣周期的光斑像素方差、實(shí)際放電面積和相對(duì)放電位置生成光斑時(shí)序矩陣，根據(jù)目標(biāo)絕緣子的表面積和光斑時(shí)序矩陣預(yù)測(cè)目標(biāo)絕緣子的污穢數(shù)據(jù)。

11、在本發(fā)明中，在步驟1中，每一檢測(cè)設(shè)備包含可見(jiàn)光成像系統(tǒng)和紫外成像系統(tǒng)，可見(jiàn)光成像系統(tǒng)生成第一光譜圖像，紫外成像系統(tǒng)生成第二光譜圖像。

12、在本發(fā)明中，在步驟2中，獲取可見(jiàn)光成像系統(tǒng)的內(nèi)部參數(shù)和外部參數(shù)，根據(jù)所述內(nèi)部參數(shù)和外部參數(shù)對(duì)兩組第一光譜圖像進(jìn)行立體校正，計(jì)算每個(gè)特征點(diǎn)對(duì)的視差d=|x2-x1|，其中x1、x2為特征點(diǎn)對(duì)分別在兩組第一光譜圖像中的水平坐標(biāo)。

13、在本發(fā)明中，在步驟3中，視差圖中的每個(gè)像素點(diǎn)的像素值為對(duì)應(yīng)特征點(diǎn)對(duì)的視差，計(jì)算像素點(diǎn)的深度值z(mì)=fb/d，b為兩組可見(jiàn)光成像系統(tǒng)的光心距離，f為可見(jiàn)光成像系統(tǒng)的焦距，根據(jù)所述像素點(diǎn)在視差圖的平面坐標(biāo)、深度值和內(nèi)部參數(shù)計(jì)算每個(gè)像素點(diǎn)的三維數(shù)據(jù)。

14、在本發(fā)明中，在步驟3中，三維幾何模型為所有像素點(diǎn)的三維數(shù)據(jù)組成的點(diǎn)云數(shù)據(jù)集，根據(jù)三維數(shù)據(jù)對(duì)目標(biāo)絕緣子的三維幾何模型進(jìn)行網(wǎng)格化，生成三維網(wǎng)格模型，計(jì)算每個(gè)網(wǎng)格的面積，將網(wǎng)格的面積累加得到目標(biāo)絕緣子的表面積。

15、在本發(fā)明中，在步驟4中，提取三維幾何模型的中心軸線，將第一光譜圖像分割為第一二值圖像，提取第一二值圖像中的連通域，所述連通域?yàn)楫惓^(qū)域，計(jì)算異常區(qū)域中心點(diǎn)的三維坐標(biāo)，生成穿過(guò)所述三維坐標(biāo)且垂直于中心軸線的最佳檢測(cè)線。

16、在本發(fā)明中，在步驟5中，校正參數(shù)包括焦距、旋轉(zhuǎn)矩陣和平移向量，預(yù)設(shè)與第一光譜圖像中的二維圖像坐標(biāo)對(duì)應(yīng)的初始三維坐標(biāo)，根據(jù)校正參數(shù)迭代初始三維坐標(biāo)后生成實(shí)際三維坐標(biāo)，根據(jù)實(shí)際三維坐標(biāo)計(jì)算第一校正光譜圖像坐標(biāo)，得到第一校正光譜圖像，再將第一光譜圖像的像素值映射至第一校正光譜圖像。

17、在本發(fā)明中，在步驟6中，計(jì)算光斑輪廓的光斑面積和中心點(diǎn)坐標(biāo)，再計(jì)算實(shí)際放電面積，同時(shí)獲取第一校正光譜圖像中目標(biāo)絕緣子的高壓側(cè)坐標(biāo)，生成相對(duì)放電位置。

18、一種實(shí)現(xiàn)所述基于多光譜融合的絕緣子污穢檢測(cè)方法的絕緣子污穢檢測(cè)系統(tǒng)，包括：檢測(cè)設(shè)備、檢測(cè)線路、數(shù)據(jù)處理設(shè)備、數(shù)據(jù)分析設(shè)備，其中，

19、多組檢測(cè)設(shè)備相互間隔地安裝在檢測(cè)線路，檢測(cè)設(shè)備用于采集第一光譜圖像和第二光譜圖像；

20、檢測(cè)線路布置在輸電線路的一側(cè)，檢測(cè)線路用于周期性傳輸?shù)谝还庾V圖像和第二光譜圖像；

21、數(shù)據(jù)處理設(shè)備經(jīng)檢測(cè)線路連接至多組檢測(cè)設(shè)備，數(shù)據(jù)處理設(shè)備用于生成表面積、光斑像素方差、實(shí)際放電面積和相對(duì)放電位置；

22、數(shù)據(jù)分析設(shè)備連接至數(shù)據(jù)處理設(shè)備，數(shù)據(jù)分析設(shè)備用于預(yù)測(cè)目標(biāo)絕緣子的污穢數(shù)據(jù)。

23、在本發(fā)明中，所述檢測(cè)設(shè)備包括分光器、可見(jiàn)光成像系統(tǒng)和紫外成像系統(tǒng)，分光器從反射光中提取可見(jiàn)光和紫外光，可見(jiàn)光成像系統(tǒng)根據(jù)可見(jiàn)光生成第一光譜圖像，紫外成像系統(tǒng)根據(jù)紫外光生成第二光譜圖像。

24、實(shí)施本發(fā)明的這種基于多光譜融合的絕緣子污穢檢測(cè)方法及系統(tǒng)，其有益效果在于：本發(fā)明首先通過(guò)雙目檢測(cè)設(shè)備重建目標(biāo)絕緣子的三維幾何模型，根據(jù)三維幾何模型計(jì)算目標(biāo)絕緣子的表面積，提取第一光譜圖像中的異常區(qū)域，根據(jù)異常區(qū)域的三維坐標(biāo)確定拍攝該異常區(qū)域的最佳檢測(cè)設(shè)備，最佳檢測(cè)設(shè)備可以提高污穢的檢測(cè)精度。根據(jù)該檢測(cè)設(shè)備的高頻率的多幅第二光譜圖像生成光斑輪廓，再獲得光斑像素方差、實(shí)際放電面積和相對(duì)放電位置，進(jìn)而準(zhǔn)確預(yù)測(cè)目標(biāo)絕緣子污穢數(shù)據(jù)。多組檢測(cè)設(shè)備對(duì)應(yīng)于多組絕緣子，減少檢測(cè)設(shè)備的數(shù)量。檢測(cè)過(guò)程中根據(jù)污穢的位置選擇最佳的檢測(cè)設(shè)備，適用于長(zhǎng)距離輸電線路的檢測(cè)。

技術(shù)特征：

1.一種基于多光譜融合的絕緣子污穢檢測(cè)方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多光譜融合的絕緣子污穢檢測(cè)方法，其特征在于，在步驟1中，每一檢測(cè)設(shè)備包含可見(jiàn)光成像系統(tǒng)和紫外成像系統(tǒng)，可見(jiàn)光成像系統(tǒng)生成第一光譜圖像，紫外成像系統(tǒng)生成第二光譜圖像。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于多光譜融合的絕緣子污穢檢測(cè)方法，其特征在于，在步驟2中，獲取可見(jiàn)光成像系統(tǒng)的內(nèi)部參數(shù)和外部參數(shù)，根據(jù)所述內(nèi)部參數(shù)和外部參數(shù)對(duì)兩組第一光譜圖像進(jìn)行立體校正，計(jì)算每個(gè)特征點(diǎn)對(duì)的視差d=|x2-x1|，其中x1、x2為特征點(diǎn)對(duì)分別在兩組第一光譜圖像中的水平坐標(biāo)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于多光譜融合的絕緣子污穢檢測(cè)方法，其特征在于，在步驟3中，視差圖中的每個(gè)像素點(diǎn)的像素值為對(duì)應(yīng)特征點(diǎn)對(duì)的視差，計(jì)算像素點(diǎn)的深度值z(mì)=fb/d，b為兩組可見(jiàn)光成像系統(tǒng)的光心距離，f為可見(jiàn)光成像系統(tǒng)的焦距，根據(jù)所述像素點(diǎn)在視差圖的平面坐標(biāo)、深度值和內(nèi)部參數(shù)計(jì)算每個(gè)像素點(diǎn)的三維數(shù)據(jù)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于多光譜融合的絕緣子污穢檢測(cè)方法，其特征在于，在步驟3中，三維幾何模型為所有像素點(diǎn)的三維數(shù)據(jù)組成的點(diǎn)云數(shù)據(jù)集，根據(jù)三維數(shù)據(jù)對(duì)目標(biāo)絕緣子的三維幾何模型進(jìn)行網(wǎng)格化，生成三維網(wǎng)格模型，計(jì)算每個(gè)網(wǎng)格的面積，將網(wǎng)格的面積累加得到目標(biāo)絕緣子的表面積。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多光譜融合的絕緣子污穢檢測(cè)方法，其特征在于，在步驟4中，提取三維幾何模型的中心軸線，將第一光譜圖像分割為第一二值圖像，提取第一二值圖像中的連通域，所述連通域?yàn)楫惓^(qū)域，計(jì)算異常區(qū)域中心點(diǎn)的三維坐標(biāo)，生成穿過(guò)所述三維坐標(biāo)且垂直于中心軸線的最佳檢測(cè)線。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多光譜融合的絕緣子污穢檢測(cè)方法，其特征在于，在步驟5中，校正參數(shù)包括焦距、旋轉(zhuǎn)矩陣和平移向量，預(yù)設(shè)與第一光譜圖像中的二維圖像坐標(biāo)對(duì)應(yīng)的初始三維坐標(biāo)，根據(jù)校正參數(shù)迭代初始三維坐標(biāo)后生成實(shí)際三維坐標(biāo)，根據(jù)實(shí)際三維坐標(biāo)計(jì)算第一校正光譜圖像坐標(biāo)，得到第一校正光譜圖像，再將第一光譜圖像的像素值映射至第一校正光譜圖像。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多光譜融合的絕緣子污穢檢測(cè)方法，其特征在于，在步驟6中，計(jì)算光斑輪廓的光斑面積和中心點(diǎn)坐標(biāo)，再計(jì)算實(shí)際放電面積，同時(shí)獲取第一校正光譜圖像中目標(biāo)絕緣子的高壓側(cè)坐標(biāo)，生成相對(duì)放電位置。

9.一種實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述的基于多光譜融合的絕緣子污穢檢測(cè)方法的絕緣子污穢檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，包括：檢測(cè)設(shè)備、檢測(cè)線路、數(shù)據(jù)處理設(shè)備、數(shù)據(jù)分析設(shè)備，其中，

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的絕緣子污穢檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述檢測(cè)設(shè)備包括分光器、可見(jiàn)光成像系統(tǒng)和紫外成像系統(tǒng)，分光器從反射光中提取可見(jiàn)光和紫外光，可見(jiàn)光成像系統(tǒng)根據(jù)可見(jiàn)光生成第一光譜圖像，紫外成像系統(tǒng)根據(jù)紫外光生成第二光譜圖像。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于多光譜融合的絕緣子污穢檢測(cè)方法及系統(tǒng)，屬于光譜檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明首先通過(guò)雙目視覺(jué)法重建目標(biāo)絕緣子的三維幾何模型，根據(jù)三維幾何模型計(jì)算目標(biāo)絕緣子的表面積。提取目標(biāo)絕緣子的異常區(qū)域，根據(jù)異常區(qū)域中心點(diǎn)的三維坐標(biāo)確定最佳檢測(cè)線，根據(jù)最佳檢測(cè)線選擇最佳檢測(cè)設(shè)備，減少多方位觀察的工作量，提升工作效率。再根據(jù)該最佳檢測(cè)設(shè)備獲取高頻率的第二光譜圖像，融合多幅第二光譜圖像的放電光斑生成光斑輪廓和光斑像素方差，根據(jù)光斑輪廓計(jì)算相對(duì)放電位置和實(shí)際放電面積，進(jìn)而根據(jù)表面積、光斑像素方差、相對(duì)放電位置和實(shí)際放電面積預(yù)測(cè)絕緣子的污穢數(shù)據(jù)。

技術(shù)研發(fā)人員：程宏波,王政彤,張一平,李健,常占寧,劉磊,曲子賢,劉景,穆永清
受保護(hù)的技術(shù)使用者：江西瑞爾特電氣科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30