CN115656202A - 用于绝缘子表面状态的多波段光学检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于绝缘子表面状态的多波段光学检测装置，装置中，光源补偿模块朝向绝缘子表面以补充光线；多波段图像采集模块朝向绝缘子表面以同时采集不同波长的光谱图像，从而获得绝缘子的多波段信息数据；图像信息融合模块连接所述多波段图像采集模块以接收所述多波段信息数据且进行图像配准，以生成绝缘子的三维光谱信息数据；三维数据处理模块连接所述图像信息融合模块以基于所述三维光谱信息数据分析绝缘子污秽程度和污秽分布信息；中枢控制模块连接所述光源补偿模块、多波段图像采集模块、图像信息融合模块和三维数据处理模块。
Description
技术领域
本发明属于绝缘子检测技术领域，特别是一种用于绝缘子表面状态的多波段光学检测装置。
背景技术
绝缘子是输变电设备中数量最多、类型最丰富的电气元件，其长期暴露在空气中运行，不可避免地粘附污秽微粒，染污绝缘子串的污闪会导致大面积、长时间的停电事故，严重威胁电力系统的安全稳定运行。
为了满足绝缘子污秽状态评估的迫切需求，研究人员提出了多种方法。最为常见的方法是等值附盐密度法，其在实验室直接测得与污秽电导率相关的可溶性离子化合物的等效质量从而判断污秽状态，但仅适用于离线测量，不能实现大范围区域内绝缘子污秽状态普测，并且丢失了污秽分布的关键信息。第二种常见方法是污层电导率法，其能测量污秽在绝缘子表面的分布以及积污随时间变化规律，但无法实现复杂电磁环境下的在线监测。第三种常见方法是泄漏电流脉冲计数法，其将泄漏电流脉冲幅值划分为若干个档次并统计脉冲个数从而测定污秽程度，这一方法也无法克服复杂电磁环境所产生的干扰问题。随着图像处理技术的发展，基于图像处理的非接触式光学成像方法也成为了重要的绝缘子污秽状态评估方法。具有代表性的方法包括了红外热像测温法、紫外脉冲法、可见光法等非接触式检测方法，该类方法通过检测特定光谱波段下绝缘子在不同污秽状态下的异常发热、电晕放电以及图像特征来实现污秽等级的评估，但均具有测量结果随机性大、受环境影响较大等问题。
多波段成像技术是一种利用目标不同谱段光辐射来执行复杂的目标检测和分析的成像技术，是图像技术和光谱技术相融合的产物。与红外、紫外或可见光常规成像技术相比，多波段成像技术可以获取图像拍摄范围内每个像素点(x，y)处多个波长的光谱信息，为目标检测和分析提供更多有效数据。多波段成像增强了多种应用的检测能力，例如农业、医疗和其他使用机器视觉的工业应用领域，但目前还没有针对线路绝缘子污秽状态评估的应用。
在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，因此可能包含不构成本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提出一种用于绝缘子表面状态的多波段光学检测装置，克服传统绝缘子污秽状态评估中容易受到人工经验影响、检测方法具有一定危险性、耗费大量人力物力资源、无法监测污秽状态演化过程等一系列严重缺点，并且结合光辐射基础特性和图像信息融合技术实现绝缘子污秽分布的可视化及污秽状态的评估，显著提升线路绝缘子缺陷检出能力和检测效率。本发明的目的是通过以下技术方案予以实现，一种用于绝缘子表面状态的多波段光学检测装置包括：
光源补偿模块，其朝向绝缘子表面以补充光线；
多波段图像采集模块，其朝向绝缘子表面以同时采集不同波长的光谱图像，从而获得绝缘子的多波段信息数据；
图像信息融合模块，其连接所述多波段图像采集模块以接收所述多波段信息数据且进行图像配准，以生成绝缘子的三维光谱信息数据；
三维数据处理模块，其连接所述图像信息融合模块以基于所述三维光谱信息数据分析绝缘子污秽程度和污秽分布信息；
中枢控制模块，其连接所述光源补偿模块、多波段图像采集模块、图像信息融合模块和三维数据处理模块，其中，
所述中枢控制模块根据环境调节所述光源补偿模块的光照强度和所述多波段图像采集模块的曝光时间和光圈大小；
所述中枢控制模块控制所述图像信息融合模块选择图像配准模型以及根据相对于绝缘子的距离调整图像配准参数；
所述中枢控制模块控制所述三维数据处理模块选择污秽状态评估模型以及根据所述绝缘子的材质和类型调整评估模型参数。
所述的用于绝缘子表面状态的多波段光学检测装置中，还包括Y型光源固定组件，其包括，
底座固定部件，其可拆卸连接所述多波段图像采集模块；
支撑部件，其支承于所述底座固定部件，所述支撑部件包括，
竖直杆，其竖直支承于所述底座固定部件的上表面；
横杆，其水平连接于所述竖直杆的顶端；
一对支撑杆，所述支撑杆自所述横杆的两端竖直向上延伸；
角度可调的旋转部件，其可转动地设于一个支撑杆的内侧；
支撑孔位，其贯穿地设于另一个支撑杆，所述光源补偿模块经由所述旋转部件以及支撑孔位安装于Y型光源固定组件中。
所述的用于绝缘子表面状态的多波段光学检测装置中，底座固定部件设有用于螺栓连接的底座连接孔位，所述旋转部件由所述中枢控制模块进行旋转角度的控制。
所述的用于绝缘子表面状态的多波段光学检测装置中，所述光源补偿模块包括卤钨灯光源。
所述的用于绝缘子表面状态的多波段光学检测装置中，所述多波段图像采集模块包括镜头、滤光片和CMOS传感器，滤光片中心波长为450nm、550nm、660nm、720nm、750nm、840nm，半高宽不大于20nm，CMOS传感器的光谱响应范围覆盖350nm-1000nm。
所述的用于绝缘子表面状态的多波段光学检测装置中，所述图像信息融合模块采用典型距离下多模态图像配准模型对相应距离拍摄的待评估绝缘子多波段灰度图像进行配准并获得绝缘子的三维光谱信息数据，所述典型距离为2m、3m、4m。
所述的用于绝缘子表面状态的多波段光学检测装置中，所述三维数据处理模块利用环境温度、空气湿度对三维光谱信息数据进行校正。
所述的用于绝缘子表面状态的多波段光学检测装置中，还包括，
环境信息采集模块，其连接所述中枢控制模块，环境信息采集模块采集环境信息并传入所述中枢控制模块，环境信息包括待评估的绝缘子的距离、环境光照强度、环境温度、空气湿度；
图像显示模块，其连接所述中枢控制模块，图像显示模块实时显示所述多波段图像采集模块获取的光谱图像和环境信息采集模块采集的所述环境信息，以及可视化绝缘子污秽状态评估结果；
数据存储模块，其连接所述中枢控制模块，数据存储模块存储绝缘子的光谱图像、三维光谱信息及污秽状态评估结果。
所述的用于绝缘子表面状态的多波段光学检测装置中，电源模块连接所述光源补偿模块和所述中枢控制模块。
所述的用于绝缘子表面状态的多波段光学检测装置中，所述光谱图像包括灰度图像。
和现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明所述的用于绝缘子表面状态的多波段光学检测装置光源补偿模块安装于Y型光源固定组件并发出光照强度稳定的卤钨灯光；多波段图像采集模块同时采集不同波长的光谱图像获得绝缘子多波段信息数据；图像信息融合模块对多波段信息数据进行图像配准并整合为绝缘子三维光谱信息数据；三维数据处理模块分析绝缘子污秽程度和污秽分布信息；环境信息采集模块采集相关环境信息；数据存储模块存储绝缘子多波段灰度图像、三维光谱信息及污秽状态评估结果等数据；图像显示模块实时显示灰度图像、环境信息并对于绝缘子污秽状态评估结果进行可视化；中枢控制模块对图像数据采集、处理、存储、可视化过程进行驱动与控制；电源模块为各模块提供电力，进行能耗调整。克服了传统绝缘子污秽状态评估中容易受到人工经验影响、检测方法具有一定危险性、耗费大量人力物力资源、无法监测污秽状态演化过程等一系列严重缺点，并且结合光辐射基础特性和图像信息融合技术实现了绝缘子污秽分布的可视化及污秽状态的评估，显著提升了线路绝缘子缺陷检出能力和检测效率。
附图说明
通过阅读下文优选的具体实施方式中的详细描述，本发明各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。说明书附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。而且在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。
在附图中：
图1是根据本发明一个实施例的用于绝缘子表面状态的多波段光学检测装置的结构示意图；
图2是根据本发明一个实施例的用于绝缘子表面状态的多波段光学检测装置的Y型光源固定组件的结构示意图；
图3是根据本发明一个实施例的用于绝缘子表面状态的多波段光学检测装置的绝缘子拍摄环境光照调节流程示意图；
图4是根据本发明一个实施例的用于绝缘子表面状态的多波段光学检测装置的绝缘子区域不同波长光谱图像示意图，各波段中心波长分别为450nm、550nm、660nm、720nm、750nm、840nm；
图5是根据本发明一个实施例的用于绝缘子表面状态的多波段光学检测装置的多波段信息数据图像配准流程示意图，典型距离分别取2m、3m、4m；
图6是根据本发明一个实施例的用于绝缘子表面状态的多波段光学检测装置的所评估得到的绝缘子表面区域内所有坐标点(x，y)的污秽程度评估示意图；
图7是根据本发明一个实施例的用于绝缘子表面状态的多波段光学检测装置的隔离罩的三维光谱信息数据处理流程示意图；
图8(a)至图8(c)是根据本发明一个实施例的用于绝缘子表面状态的多波段光学检测装置对于不同地区绝缘子污秽状态的评估可视化结果示意图。
以下结合附图和实施例对本发明作进一步的解释。
具体实施方式
下面将参照附图1至图8(c)更详细地描述本发明的具体实施例。虽然附图中显示了本发明的具体实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
需要说明的是，在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可以理解，技术人员可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名词的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”或“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。说明书后续描述为实施本发明的较佳实施方式，然所述描述乃以说明书的一般原则为目的，并非用以限定本发明的范围。本发明的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。
为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个附图并不构成对本发明实施例的限定。
为了更好地理解，如图1至图8(c)所示，用于绝缘子表面状态的多波段光学检测装置包括：
光源补偿模块1，其朝向绝缘子表面以补充光线；
多波段图像采集模块2，其朝向绝缘子表面以同时采集不同波长的光谱图像，从而获得绝缘子的多波段信息数据；
图像信息融合模块3，其连接所述多波段图像采集模块2以接收所述多波段信息数据且进行图像配准，以生成绝缘子的三维光谱信息数据；
三维数据处理模块4，其连接所述图像信息融合模块3以基于所述三维光谱信息数据分析绝缘子污秽程度和污秽分布信息；
中枢控制模块8，其连接所述光源补偿模块1、多波段图像采集模块2、图像信息融合模块3和三维数据处理模块4，其中，
所述中枢控制模块8根据环境调节所述光源补偿模块1的光照强度和所述多波段图像采集模块2的曝光时间和光圈大小；
所述中枢控制模块8控制所述图像信息融合模块3选择图像配准模型以及根据相对于绝缘子的距离调整图像配准参数；
所述中枢控制模块8控制所述三维数据处理模块4选择污秽状态评估模型以及根据所述绝缘子的材质和类型调整评估模型参数。
所述的用于绝缘子表面状态的多波段光学检测装置的优选实施例中，还包括Y型光源固定组件10，其包括，
底座固定部件12，其可拆卸连接所述多波段图像采集模块2；
支撑部件11，其支承于所述底座固定部件12，所述支撑部件11包括，
竖直杆，其竖直支承于所述底座固定部件12的上表面；
横杆，其水平连接于所述竖直杆的顶端；
一对支撑杆，所述支撑杆自所述横杆的两端竖直向上延伸；
角度可调的旋转部件13，其可转动地设于一个支撑杆的内侧；
支撑孔位14，其贯穿地设于另一个支撑杆，所述光源补偿模块1经由所述旋转部件13以及支撑孔位14安装于Y型光源固定组件10中。
所述的用于绝缘子表面状态的多波段光学检测装置的优选实施例中，底座固定部件12设有用于螺栓连接的底座连接孔位15，所述旋转部件13由所述中枢控制模块8进行旋转角度的控制。
所述的用于绝缘子表面状态的多波段光学检测装置的优选实施例中，所述光源补偿模块1包括卤钨灯光源。
所述的用于绝缘子表面状态的多波段光学检测装置的优选实施例中，所述多波段图像采集模块2包括镜头、滤光片和CMOS传感器，滤光片中心波长为450nm、550nm、660nm、720nm、750nm、840nm，半高宽不大于20nm，CMOS传感器的光谱响应范围覆盖350nm-1000nm。
所述的用于绝缘子表面状态的多波段光学检测装置的优选实施例中，所述图像信息融合模块3采用典型距离下多模态图像配准模型对相应距离拍摄的待评估绝缘子多波段灰度图像进行配准并获得绝缘子的三维光谱信息数据，所述典型距离为2m、3m、4m。
所述的用于绝缘子表面状态的多波段光学检测装置的优选实施例中，所述三维数据处理模块4利用环境温度、空气湿度对三维光谱信息数据进行校正。
所述的用于绝缘子表面状态的多波段光学检测装置的优选实施例中，还包括，
环境信息采集模块5，其连接所述中枢控制模块8，环境信息采集模块5采集环境信息并传入所述中枢控制模块8，环境信息包括待评估的绝缘子的距离、环境光照强度、环境温度、空气湿度；
图像显示模块6，其连接所述中枢控制模块8，图像显示模块6实时显示所述多波段图像采集模块2获取的光谱图像和环境信息采集模块5采集的所述环境信息，以及可视化绝缘子污秽状态评估结果；
数据存储模块7，其连接所述中枢控制模块8，数据存储模块7存储绝缘子的光谱图像、三维光谱信息及污秽状态评估结果。
所述的用于绝缘子表面状态的多波段光学检测装置的优选实施例中，电源模块9连接所述光源补偿模块1和所述中枢控制模块8。
所述的用于绝缘子表面状态的多波段光学检测装置的优选实施例中，所述光谱图像包括灰度图像。
在一个实施例中，所述中枢控制模块8包括中央处理器。
在一个实施例中，绝缘子表面状态多波段光学检测装置包括Y型光源固定组件10；
光源补偿模块1，其可发出光照强度稳定的卤钨灯光，用于在暗光或线路绝缘子存在阴影遮挡情况下为绝缘子表面图像采集补充光源；
多波段图像采集模块2，其用于同时采集不同波长的光谱图像，从而获得绝缘子多波段信息数据；
图像信息融合模块3，其连接所述多波段图像采集模块2以接收待处理多谱段信息数据的传入，用于对多波段信息数据进行图像配准，将多波段信息数据整合为绝缘子三维光谱信息数据；
三维数据处理模块4，其连接所述图像信息融合模块3以接收待处理三维光谱信息数据的传入，用于分析绝缘子污秽程度和污秽分布信息；
中枢控制模块8，其连接所述光源补偿模块1、多波段图像采集模块2、图像信息融合模块3和三维数据处理模块4，其中，
所述中枢控制模块8，用于根据环境光源的强弱程度调节所述光源补偿模块1的光照强度和所述多波段图像采集模块2的曝光时间和光圈大小，对绝缘子拍摄环境光照进行调节，避免过亮或过暗，确保绝缘子拍摄在良好的光照条件下进行，环境光照调节流程如图3所示；
所述中枢控制模块8，还用于控制所述图像信息融合模块3对采集到的多波段灰度图像数据进行图像配准模型的选择，根据待评估绝缘子的距离远近调整图像配准参数；
所述中枢控制模块8，还用于控制所述三维数据处理模块4对待处理三维光谱信息数据进行污秽状态评估模型的选择，根据待评估绝缘子的材质和类型调整评估模型参数。
所述的绝缘子表面状态多波段光学检测装置的优选实施例中，所述Y型光源固定组件10由支撑部件11和底座固定部件12组成，角度可调的旋转部件13和支撑孔位14安装于所述光源补偿模块支撑部件11，底座连接孔位15安装于所述底座固定部件12，利用螺栓连接的方式通过所述底座连接孔位15固定于所述多波段图像采集模块2。
所述的绝缘子表面状态多波段光学检测装置的优选实施例中，所述角度可调的旋转部件13与所述光源补偿模块1直接相连且通过所述支撑孔位14提升稳定性，所述角度可调的旋转部件13由所述中枢控制模块8进行旋转角度的控制。
所述的绝缘子表面状态多波段光学检测装置的优选实施例中，所述光源补偿模块1采用卤钨灯光源，其可发出光照强度稳定且覆盖待采集波段范围的卤钨灯光。
所述的绝缘子表面状态多波段光学检测装置的优选实施例中，所述多波段图像采集模块2由镜头，中心波长分别为450nm、550nm、660nm、720nm、750nm、840nm且半高宽为15nm的滤光片和光谱响应范围覆盖350nm-1000nm的CMOS传感器构成，可以采集各波段灰度图像如图4所示。
所述的绝缘子表面状态多波段光学检测装置的优选实施例中，所述图像信息融合模块3采用典型距离2m、3m、4m下多模态图像配准模型对相应距离拍摄的待评估绝缘子多波段灰度图像进行配准并获得绝缘子三维光谱信息数据，图像配准流程如图5所示。
所述的绝缘子表面状态多波段光学检测装置的优选实施例中，所述三维数据处理模块4利用环境温度、空气湿度等环境信息对三维光谱信息数据进行校正，采取针对不同材质、类型的绝缘子的污秽状态评估模型对特定材质和类型的绝缘子进行像素级别污秽程度的判别和表面污秽分布情况的分析，得到测量空间坐标范围内所有坐标点(x，y)的污秽程度评估值l(x，y)如图6所示，三维光谱信息数据处理流程如图7所示。
所述的绝缘子表面状态多波段光学检测装置的优选实施例中，所述绝缘子表面状态多波段光学检测装置还包括，
环境信息采集模块5，其用于采集环境信息并将相关信息传入所述中枢控制模块8，包括待评估绝缘子的距离、环境光照强度、环境温度、空气湿度等；
图像显示模块6，其用于实时显示所述多波段图像采集模块2获取的灰度图像和当前环境信息，同时对于绝缘子污秽状态评估结果进行可视化如图8(a)至图8(c)所示；
数据存储模块7，其用于存储绝缘子多波段灰度图像、三维光谱信息及污秽状态评估结果等数据；
所述中枢控制模块8连接所述环境信息采集模块5、图像显示模块6和数据存储模块7。
所述的绝缘子表面状态多波段光学检测装置的优选实施例中，所述光源补偿模块1连接用于为各模块提供电力和进行能耗调整的电源模块9，所述电源模块9连接所述中枢控制模块8。
在一个实施例中，光源补偿模块1发出卤钨灯光和自然光以平行光的形式到达待评估绝缘子表面，在经过反射后进入多波段图像采集模块2的多通道镜头模组，在多波段图像采集模块2获得相应的像元亮度值。
三维数据处理模块4对已知污秽程度的绝缘子获得与污秽程度相对应的光谱信息，构建绝缘子污秽光谱信息关联数据库，其中每一条数据样本包括绝缘子污秽状态特征向量
和所对应的污秽程度标签数据l∈{0，1，2，3，4}，分别对应于现行国家标准《Q/GDW1152.1-2014电力系统污区分级与外绝缘选择标准第1部分：交流系统》中的a、b、c、d、e五个污秽等级，依靠数据库建立基于随机漫步搜寻的绝缘子污秽状态评估分类模型，在设置该分类模型中的超参数值时，采用随机漫步搜寻的方式获取最优组合；对于未知污秽程度的待评估绝缘子，获得其在测量空间坐标范围内所有坐标点(x，y)的污秽状态特征向量
构成样本集，利用当前性能最优的分类模型对该样本集进行分类预测，得到测量空间坐标范围内所有坐标点(x，y)的污秽程度预测值l(x，y)，利用评估结果可视化模块将污秽程度预测值空间矩阵利用伪彩色的方式进行图像重构，将绝缘子污秽状态评估结果可视化。
为便于对本发明的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例，对所述评估装置进一步的解释说明，且各个附图并不构成对本发明实施例的限定。
现场应用验证
1、某地A线路绝缘子污秽状态评估：使用本发明装置针对某地A线路绝缘子进行测试，图8(a)为评估可视化结果，结果显示本发明装置和方法的测试结果准确有效；
2、某地B线路绝缘子污秽状态评估：使用本发明装置针对某地B线路绝缘子进行测试，图8(b)为评估可视化结果，结果显示本发明装置和方法的测试结果准确有效；
3、某地C线路绝缘子污秽状态评估：使用本发明装置针对某地C线路绝缘子进行测试，图8(c)为评估可视化结果，结果显示本发明装置的测试结果准确有效；
上述试验均在强电磁干扰和强烈光照条件下开展，结果表明，使用本装置可以有效地克服线路绝缘子在强电磁干扰和强烈光照条件下获取污秽分布可视化结果的难点。
尽管以上结合附图对本发明的实施方案进行了描述，但本发明并不局限于上述的具体实施方案和应用领域，上述的具体实施方案仅仅是示意性的、指导性的，而不是限制性的。本领域的普通技术人员在本说明书的启示下和在不脱离本发明权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多种的形式，这些均属于本发明保护之列。
Claims (10)
1.一种用于绝缘子表面状态的多波段光学检测装置，其特征在于，其包括，
光源补偿模块，其朝向绝缘子表面以补充光线；
多波段图像采集模块，其朝向绝缘子表面以同时采集不同波长的光谱图像，从而获得绝缘子的多波段信息数据；
图像信息融合模块，其连接所述多波段图像采集模块以接收所述多波段信息数据且进行图像配准，以生成绝缘子的三维光谱信息数据；
三维数据处理模块，其连接所述图像信息融合模块以基于所述三维光谱信息数据分析绝缘子污秽程度和污秽分布信息；
中枢控制模块，其连接所述光源补偿模块、多波段图像采集模块、图像信息融合模块和三维数据处理模块，其中，
所述中枢控制模块根据环境调节所述光源补偿模块的光照强度和所述多波段图像采集模块的曝光时间和光圈大小；
所述中枢控制模块控制所述图像信息融合模块选择图像配准模型以及根据相对于绝缘子的距离调整图像配准参数；
所述中枢控制模块控制所述三维数据处理模块选择污秽状态评估模型以及根据所述绝缘子的材质和类型调整评估模型参数。
2.根据权利要求1所述的用于绝缘子表面状态的多波段光学检测装置，其特征在于，优选的，还包括Y型光源固定组件，其包括，
底座固定部件，其可拆卸连接所述多波段图像采集模块；
支撑部件，其支承于所述底座固定部件，所述支撑部件包括，
竖直杆，其竖直支承于所述底座固定部件的上表面；
横杆，其水平连接于所述竖直杆的顶端；
一对支撑杆，所述支撑杆自所述横杆的两端竖直向上延伸；
角度可调的旋转部件，其可转动地设于一个支撑杆的内侧；
支撑孔位，其贯穿地设于另一个支撑杆，所述光源补偿模块经由所述旋转部件以及支撑孔位安装于Y型光源固定组件中。
3.根据权利要求2所述的用于绝缘子表面状态的多波段光学检测装置，其特征在于，底座固定部件设有用于螺栓连接的底座连接孔位，所述旋转部件由所述中枢控制模块进行旋转角度的控制。
4.根据权利要求1所述的用于绝缘子表面状态的多波段光学检测装置，其特征在于，所述光源补偿模块包括卤钨灯光源。
5.根据权利要求1所述的用于绝缘子表面状态的多波段光学检测装置，其特征在于，所述多波段图像采集模块包括镜头、滤光片和CMOS传感器，滤光片中心波长为450nm、550nm、660nm、720nm、750nm、840nm，半高宽不大于20nm，CMOS传感器的光谱响应范围覆盖350nm-1000nm。
6.根据权利要求1所述的用于绝缘子表面状态的多波段光学检测装置，其特征在于，所述图像信息融合模块采用典型距离下多模态图像配准模型对相应距离拍摄的待评估绝缘子多波段灰度图像进行配准并获得绝缘子的三维光谱信息数据，所述典型距离为2m、3m、4m。
7.根据权利要求1所述的用于绝缘子表面状态的多波段光学检测装置，其特征在于，所述三维数据处理模块利用环境温度、空气湿度对三维光谱信息数据进行校正。
8.根据权利要求7所述的用于绝缘子表面状态的多波段光学检测装置，其特征在于，还包括，
环境信息采集模块，其连接所述中枢控制模块，环境信息采集模块采集环境信息并传入所述中枢控制模块，环境信息包括待评估的绝缘子的距离、环境光照强度、环境温度、空气湿度；
图像显示模块，其连接所述中枢控制模块，图像显示模块实时显示所述多波段图像采集模块获取的光谱图像和环境信息采集模块采集的所述环境信息，以及可视化绝缘子污秽状态评估结果；
数据存储模块，其连接所述中枢控制模块，数据存储模块存储绝缘子的光谱图像、三维光谱信息及污秽状态评估结果。
9.根据权利要求1所述的用于绝缘子表面状态的多波段光学检测装置，其特征在于，电源模块连接所述光源补偿模块和所述中枢控制模块。
10.根据权利要求1所述的用于绝缘子表面状态的多波段光学检测装置，其特征在于，所述光谱图像包括灰度图像。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116071368A (zh) * | 2023-04-07 | 2023-05-05 | 国网山西省电力公司电力科学研究院 | 绝缘子污秽多角度图像检测与精细度分析方法及装置 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108072667A (zh) * | 2017-09-28 | 2018-05-25 | 江苏省电力试验研究院有限公司 | 基于高光谱的绝缘子污秽等级检测方法及系统 |
| CN109202403A (zh) * | 2018-10-18 | 2019-01-15 | 昆山铭世特精密机械有限公司 | 自动化屏幕组装设备 |
| CN110942475A (zh) * | 2019-11-13 | 2020-03-31 | 北方夜视技术股份有限公司 | 紫外与可见光图像融合系统及快速图像配准方法 |
| CN111970426A (zh) * | 2020-08-25 | 2020-11-20 | 吉安职业技术学院 | 一种基于计算机的带有伸缩结构的图像处理设备 |
| WO2021082593A1 (zh) * | 2019-10-31 | 2021-05-06 | 南方电网科学研究院有限责任公司 | 污秽的分类方法、装置、设备、介质及数据获取系统 |
| CN113049606A (zh) * | 2021-03-11 | 2021-06-29 | 云南电网有限责任公司电力科学研究院 | 一种大面积高精度绝缘子污秽分布评估方法 |
-
2022
- 2022-10-25 CN CN202211306395.9A patent/CN115656202B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108072667A (zh) * | 2017-09-28 | 2018-05-25 | 江苏省电力试验研究院有限公司 | 基于高光谱的绝缘子污秽等级检测方法及系统 |
| CN109202403A (zh) * | 2018-10-18 | 2019-01-15 | 昆山铭世特精密机械有限公司 | 自动化屏幕组装设备 |
| WO2021082593A1 (zh) * | 2019-10-31 | 2021-05-06 | 南方电网科学研究院有限责任公司 | 污秽的分类方法、装置、设备、介质及数据获取系统 |
| CN110942475A (zh) * | 2019-11-13 | 2020-03-31 | 北方夜视技术股份有限公司 | 紫外与可见光图像融合系统及快速图像配准方法 |
| CN111970426A (zh) * | 2020-08-25 | 2020-11-20 | 吉安职业技术学院 | 一种基于计算机的带有伸缩结构的图像处理设备 |
| CN113049606A (zh) * | 2021-03-11 | 2021-06-29 | 云南电网有限责任公司电力科学研究院 | 一种大面积高精度绝缘子污秽分布评估方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| 刘章伟;冯洁;曹鹏飞;李宏宁;: "环境相关的LCTF多光谱成像控制策略", 云南师范大学学报(自然科学版), no. 04, 15 July 2013 (2013-07-15) * |
| 陈善静;向朝参;康青;吴韬;刘凯;冯亮;邓涛;: "基于多源遥感时空谱特征融合的滑坡灾害检测方法", 计算机研究与发展, no. 09, 1 September 2020 (2020-09-01) * |
| 马欢;郭裕钧;张血琴;张晓青;李春茂;吴广宁;: "基于高光谱技术的绝缘子污秽含水量检测", 高电压技术, no. 04, 30 April 2020 (2020-04-30) * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116071368A (zh) * | 2023-04-07 | 2023-05-05 | 国网山西省电力公司电力科学研究院 | 绝缘子污秽多角度图像检测与精细度分析方法及装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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