一种单点红外全景监测电气设备的方法及系统与流程

本发明涉及图像处理技术领域，尤其涉及一种单点红外全景监测电气设备的方法及系统。

背景技术：

在众多的停电事故中，因设备局部过热引起的故障时有发生，因此，对电气设备温度的监测管理一直是电网企业的常规工作。电网中存在着数量众多的接头，为保证连接的可靠性，过去常采用“测直阻法”和“贴温度标签法”。随着电压等级的提高，这两种方法表现出明显的局限性。

为了减少停电预防性试验的时间和次数，并在运行中及时发现设备发热缺陷，提高供电可靠性，国外在上个世纪80年代就开始研究红外测温技术在电力系统的应用，但限于当时红外探测器件的水平，应用基本被搁浅。近年来，大面阵的红外焦平面技术的发展，国内外很多电力系统均配备了红外热像仪，工作人员采用红外热像仪对变电站设备进行温度测量；还有采用非接触式红外被动热成像方式实现电气设备温度监测，红外成像技术具有非接触感知、获取信息量丰富、抗干扰能力强等特点，在电站系统中对电气设备感知、目标探测、设备工作状态监控等领域有着广泛的应用。

但是，红外热像仪只能通过人工操作，对变电设备进行逐点测温，操作冗长，无法对电力系统进行全自动、全天候的在线监测系统；而且常规红外视觉系统存在监视视场狭小，无法监测电气设备的全景，在变电站现场布置使用过程中受到诸多制约。

技术实现要素：

本发明提供了一种单点红外全景监测电气设备的方法及系统，以解决现有技术中存在的无法全自动、全天候在线监测和监视视场狭小的问题。

第一方面，本发明提供了一种单点红外全景监测电气设备的方法，所述方法包括：

控制flir(菲力尔)相机每旋转θ角拍摄一次电气设备的单点红外图像，其中，0°＜θ≤60°；

获取所述单点红外图像；

当获得的所述单点红外图像的数量为n时，控制所述flir相机停止拍摄图像，其中n≥6；

对所述单点红外图像进行预处理，并保存和显示预处理后的单点红外图像；

将n幅所述预处理后的单点红外图像进行拼接处理，获得全景红外图像；

对所述全景红外图像进行图像处理，并保存和显示处理后的全景红外图像。

可选的，所述对所述单点红外图像进行预处理，并保存和显示预处理后的单点红外图像，具体包括：

将获得的所述单点红外图像进行大小和去燥处理；

按照获得所述单点红外图像的先后顺序对所述预处理后的单点红外图像进行编号；

保存和显示所述预处理后的单点红外图像。

可选的，所述对所述全景红外图像进行图像处理，并保存和显示处理后的全景红外图像，具体包括：

对所述全景红外图像进行颜色空间转换、图像大小变换、对比度和明暗度的调整、颜色校正、对比度增强和图像变换处理；

按照获得所述全景红外图像的先后顺序对所述处理后的全景红外图像进行编号；

保存和显示所述处理后的全景红外图像。

第二方面，基于本发明提供的单点红外全景监测电气设备的方法，本发明还提供一种单点红外全景监测电气设备的系统，所述系统包括：

电机驱动模块：用于控制flir相机每旋转θ角拍摄一次电气设备的单点红外图像，并当获得的所述单点红外图像的数量为n时，控制所述flir相机停止拍摄图像，其中，0°＜θ≤60°，n≥6；

红外图像采集模块：用于获取所述单点红外图像；

采集图像接口模块：用于传输所述单点红外图像；

采集图像处理模块：用于接收所述单点红外图像，对所述单点红外图像进行大小和去燥预处理，对预处理后的单点红外图像进行编号，并保存所述预处理后的单点红外图像；

图像拼接模块：用于将n幅所述预处理后的单点红外图像进行拼接处理，获得全景红外图像；

拼接图像接口模块：用于传输所述全景红外图像；

拼接图像处理模块：用于接收所述全景红外图像，对所述全景红外图像进行图像处理，对处理后的全景红外图像进行编号，并保存处理后的全景红外图像；

图像显示模块：用于显示所述预处理后的单点红外图像和处理后的全景红外图像。

本发明提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本发明提供一种单点红外全景监测电气设备的方法及系统，通过电机驱动模块控制flir相机每旋转θ角拍摄一次电气设备的单点红外图像，当单点红外图像的数量为n时，电机驱动模块控制flir相机停止拍摄图像，红外图像采集模块获取单点红外图像，根据电气设备的单点红外图像获得电气设备该点的温度信息；采集图像处理模块对获得的单点红外图像进行图像预处理，保存和显示预处理后的单点红外图像，方便获取电气设备单点的温度信息；图像拼接模块将n幅单点红外图像进行拼接，得到全景红外图像，拼接图像处理模块对全景红外图像进行一系列图像处理，使得全景红外图像更清晰，保存和显示处理后的全景红外图像，方便全景监测电气设备的温度。本发明提供的单点红外全景监测电气设备的系统实现了全自动、全天候的在线监测电气设备的温度，同时驱动flir相机旋转拍摄图像，获得全景红外图像，实现了全景监测电气设备的温度，从而解决电气设备因温度过热引起的故障。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种单点红外全景监测电气设备的方法的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的一种单点红外全景监测电气设备的方法中步骤s400的详细流程示意图；

图3为本发明实施例提供的一种单点红外全景监测电气设备的方法中步骤s600的详细流程示意图；

图4为本发明实施例提供的一种单点红外全景监测电气设备的系统的结构示意图；

图1-图4符号表示：

1-电机驱动模块，2-红外图像采集模块，3-采集图像接口模块，4-采集图像处理模块，5-图像拼接模块，6-拼接图像接口模块，7-拼接图像处理模块，8-图像显示模块。

具体实施方式

参见图1，为本发明实施例提供的单点红外全景监测电气设备的方法流程图。

s100：控制flir(菲力尔)相机每旋转θ角拍摄一次电气设备的单点红外图像，其中，0°＜θ≤60°。

具体地，开机启动系统，系统控制flir相机旋转拍摄图像，并且每旋转θ角拍摄一次电气设备的单点红外图像。flir相机是一种红外相机，拍摄的红外图像可以直观显示出测量区域内的温度分布情况，方便快速直观地发现隐藏的故障点，提高检测效率。优选地，可根据电气设备的不同选择不同的旋转角度θ。

s200：获取所述单点红外图像。

具体地，系统与flir相机连接，直接获取flir相机拍摄的电气设备的单点红外图像，方便系统对单点红外图像进一步处理，实现电气设备的温度监测。

s300：当获得的所述单点红外图像的数量为n时，控制所述flir相机停止拍摄图像，其中n≥6。

具体地，系统控制flir相机每旋转θ角拍摄一次电气设备的单点红外图像，获取不同角度的单点红外图像，当拍摄了电气设备全部角度的单点红外图像后，系统控制flir相机停止拍摄图像，防止重复拍摄电气设备的红外图像。flir相机旋转角度为0°＜θ≤60°，为确保拍摄整个电气设备，拍摄的单点红外图像的数量n≥6。优选的，本实施例以六幅为例，当获得的单点红外图像的数量为6时，系统控制flir相机停止拍摄图像。

s400：对所述单点红外图像进行预处理，并保存和显示预处理后的单点红外图像。

具体地，对获取的单点红外图像进行预处理，使得单点红外图像更清晰地显示电气设备的温度分布情况。对单点红外图像进行预处理的具体方法如图2所示：

s401：将获得的所述单点红外图像进行大小和去燥处理。

s402：按照获得所述单点红外图像的先后顺序对所述预处理后的单点红外图像进行编号。

s403：保存和显示所述预处理后的单点红外图像。

具体地，对获取的单点红外图像进行大小和去燥处理，放大单点红外图像，单点红外图像在传输过程中常受到外部环境噪声干扰的影响，去除图像中噪声的过程称为图像去燥。为方便识别单点红外图像的拍摄顺序，对单点红外图像进行编号。完成一系列操作后，保存预处理后的单点红外图像。为方便工作人员了解电气设备的温度分布情况，提取保存的单点红外图像，根据温度分布情况，识别故障发生位置或预防故障发生，实现电气设备的在线监测。

s500：将n幅所述预处理后的单点红外图像进行拼接处理，获得全景红外图像。

具体地，提取n幅预处理后的单点红外图像，且将n幅图片进行拼接处理，形成一幅全景红外图像，该全景红外图像显示了整个电气设备的温度分布情况。优选的，本实施例以六幅图像为例，提取六幅预处理后的单点红外图像，将六幅单点红外图像拼接在一起，形成一幅全景红外图像。

s600：对所述全景红外图像进行图像处理，并保存和显示处理后的全景红外图像。

具体地，对形成的全景红外图像进行一系列图像处理，获得更清晰地全景红外图像，方便工作人员识别电气设备的温度分布情况。对全景红外图像进行图像处理的具体方法如图3所示：

s601：对所述全景红外图像进行颜色空间转换、图像大小变换、对比度和明暗度的调整、颜色校正、对比度增强和图像变换处理。

s602：按照获得所述全景红外图像的先后顺序对所述处理后的全景红外图像进行编号。

s603:保存和显示所述处理后的全景红外图像。

具体地，在数字图像处理过程中，为了提高处理的效率和精度，需要根据实际应用环境选择合适的颜色空间，颜色空间指的是某个三维颜色空间中的一个可见光子集，它包含某个色彩域的所有颜色，颜色空间可用于表示色彩之间的相互关系。与灰度图像相比，彩色图像提供了更丰富的信息，既避免了信息不足的问题，又可以更有效地增强或复原图像，简化目标的区分及从场景中抽取目标，有利于人工图像分析。数字图像处理中常用的颜色空间有rgb、cmy/cmyk、yuv和his等。

图像大小变换改变图像的大小，对红外图像进行缩放调节,方便更清晰地显示该红外图像。很多时候，图像被过度曝光显得很白，或者光线不足显得很暗，这个时候可以通过调节图像的两个基本属性—亮度与对比度来获得整体效果的提升，从而得到质量更高的图像。颜色校正就是校正图像的偏色，确保图像的色彩能够被较为精确地再现出拍摄现场看到的情况。当图像成像时曝光不足或过度，或由于成像设备的非线性和图像记录设备动态范围太窄等因素，都会产生对比度不足的弊病，使图像中的细节分辨不清，因此对图像进行对比度增强处理，提高图像的清晰度。

对全景红外图像进行一系列图像处理，提高全景红外图像的清晰度，提高图像中细节的分辨率，更清楚地显示电气设备的温度分布情况。对全景红外图像进行一系列图像处理之后，按照获得全景红外图像的先后顺序对处理后的全景红外图像进行编号，方便识别不同时间的电气设备的温度分布情况。

完成一系列操作后，保存处理后的全景红外图像。为方便工作人员了解整个电气设备的温度情况，提取保存的全景红外图像，根据全景红外图像识别整个电气设备的故障发生位置或预防故障发生，实现电气设备的全景在线监测。

当n幅单点红外图像拼接成一幅全景红外图像，并显示全景红外图像之后，控制flir相机继续旋转拍摄电气设备的单点红外图像，重复上述监测方法，实现电气设备的全自动、全天候的监测。

本发明实施例提供的单点红外全景监测电气设备的方法包括：控制flir相机每旋转θ角拍摄一次电气设备的单点红外图像；获取单点红外图像；当获得的单点红外图像的数量为n时，控制flir相机停止拍摄图像；对单点红外图像进行预处理，并保存和显示预处理后的单点红外图像，根据预处理后的单点红外图像显示电气设备某点的温度分布情况；将n幅预处理后的单点红外图像进行拼接处理，获得全景红外图像；对全景红外图像进行图像处理，并保存和显示处理后的全景红外图像，根据处理后的全景红外图像显示整个电气设备的温度分布情况。该检测电气设备的方法通过控制flir相机旋转拍摄电气设备不同角度的红外图像，扩大监视视场，将连续的单点红外图像拼接成全景红外图像，实现全景监测电气设备的温度分布情况；还有连续全景在线监测电气设备，实现对电力设备的全自动、全天候在线监测。

基于本发明实施例提供的单点红外全景监测电气设备的方法，本发明实施例还提供了一种单点红外全景监测电气设备的系统。

参见图4，为本发明实施例提供的单点红外全景监测电气设备的系统的基本结构。

本发明实施例提供的单点红外全景监测电气设备的系统包括电机驱动模块1、红外图像采集模块2、采集图像接口模块3、采集图像处理模块4、图像拼接模块5、拼接图像接口模块6、拼接图像处理模块7和图像显示模块8，其中：

电机驱动模块1，用于控制flir相机每旋转θ角拍摄一次电气设备的单点红外图像，并当获得的单点红外图像的数量为n时，控制flir相机停止拍摄图像，其中，0°＜θ≤60°，n≥6。

拍摄电气设备红外图像的flir相机固定安装在云台上，电机驱动模块1驱动电机工作，电机驱动云台转动，从而云台上的flir相机旋转，拍摄电气设备不同角度的红外图像。

红外图像采集模块2，用于连接flir相机，采集flir相机拍摄的电气设备的单点红外图像，且红外图像采集模块2每250ms进行一次采集。当采集到的单点红外图像的数量为n时，flir相机停止拍摄图像，此时红外图像采集模块2停止采集图像。

采集图像接口模块3，用于传输单点红外图像。红外图像采集模块2将采集到的单点红外图像传输至采集图像接口模块3，采集图像接口模块3将单点红外图像传输至采集图像处理模块4。

采集图像处理模块4，用于接收采集图像接口模块3传输的单点红外图像，对单点红外图像进行大小和去燥等图像预处理，对预处理后的单点红外图像进行编号，并保存预处理后的单点红外图像，以便随时提取。

图像拼接模块5，用于提取采集图像处理模块4的n幅单点红外图像，且将n幅单点红外图像进行拼接处理，获得全景红外图像。当获取的单点红外图像的数量为n时，电机驱动模块1控制电机停止旋转且红外图像采集模块2停止采集图像，同时图像拼接模块5开始拼接n幅单点红外图像。

拼接图像接口模块6，用于传输全景红外图像。图像拼接模块5将拼接好的全景红外图像传输至拼接图像接口模块6，拼接图像接口模块6将全景红外图像传输至拼接图像处理模块7。

拼接图像处理模块7，用于接收拼接图像接口模块6传输的全景红外图像，对全景红外图像进行颜色空间转换、图像大小变换、对比度和明暗度的调整、颜色校正、对比度增强和图像变换处理，提高全景红外图像的清晰度。对全景红外图像进行图像处理后，对处理后的全景红外图像进行编号，并保存处理后的全景红外图像，以便随时提取。

图像显示模块8，用于显示预处理后的单点红外图像和处理后的全景红外图像，以供工作人员识别电气设备的单点温度分布情况和整个电气设备的温度分布情况，从而发现电气设备的故障位置或易发生故障的位置，做到准确定位故障位置或预防故障发生。

本发明实施例提供的单点红外全景监测电气设备的系统工作流程如下：

当系统运行起来之后，红外图像采集模块2连接flir相机，采集flir相机拍摄的电气设备的单点红外图像，同时，触发电机驱动模块1驱动电机旋转，控制flir相机每旋转θ角拍摄一次电气设备的单点红外图像，每当采集到n幅单点红外图像，电机驱动模块1控制flir相机停止拍摄图像，且红外图像采集模块2停止采集图像，同时图像拼接模块5开始进行图像拼接。采集图像接口模块3将单点红外图像传输至采集图像处理模块4，对单点红外图像进行大小和去燥预处理，并通过图像显示模块8实时显示预处理后的单点红外图像。当采集到n幅单点红外图像后，图像拼接模块5将n幅单点红外图像拼接成一幅全景红外图像，并通过拼接图像接口模块6将全景红外图像传输至拼接图像处理模块7，对全景红外图像进行一系列图像处理，并通过图像显示模块8实时显示处理后的全景红外图像。当完成图像拼接处理且显示之后，触发电机驱动模块1和红外图像采集模块2，继续上述工作流程进行图像采集与拼接处理并显示。

从上述实施例可以看出，本发明实施例提供的单点红外全景监测电气设备的系统采用电机驱动模块使flir相机旋转，获取整个电气设备的一系列红外图像；通过红外图像采集模块、采集图像接口模块、采集图像处理模块、图像拼接模块、拼接图像接口模块、拼接图像处理模块和图像显示模块实现采集图像和拼接图像，并实时显示图像；通过图像拼接模块进行拼接融合得到周围全部视场的全景红外图像，实现了电气设备的全天候实时监测。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里发明的公开后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

以上所述的本发明实施方式并不构成对本发明保护范围的限定。