基于圖像合成技術(shù)的便攜式超聲、紅外、紫外檢測(cè)儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及屬于電氣設(shè)備檢測(cè)領(lǐng)域，尤其是涉及一種基于圖像合成技術(shù)的便攜式超聲、紅外、紫外檢測(cè)儀。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電網(wǎng)規(guī)模的快速發(fā)展，電氣設(shè)備的數(shù)量飛速增長(zhǎng)。由于絕大部分高壓電氣設(shè)備為戶外布置，受環(huán)境影響較大。戶外變電設(shè)備在發(fā)生故障前，往往會(huì)發(fā)生局部放電，放電源會(huì)產(chǎn)生聲、電和化學(xué)效應(yīng)。有經(jīng)驗(yàn)的運(yùn)行人員往往能夠利用超聲、紫外及紅外設(shè)備，提前發(fā)現(xiàn)設(shè)備隱患杜絕事故的發(fā)生。
[0003]在多年的實(shí)踐中，超聲、紫外和紅外等檢測(cè)設(shè)備的有效性已經(jīng)得到了極大的肯定，但是受檢測(cè)技術(shù)水平的限制，單一原理的檢測(cè)設(shè)備都各有其優(yōu)缺點(diǎn)。
[0004]1、利用超聲檢測(cè)放電非常有效，而且可以減少可聽(tīng)聲的干擾，但是超聲波的指向性較強(qiáng)，在空氣中傳播容易衰減，往往需要檢測(cè)設(shè)備具有較高的靈敏度，同時(shí)需要檢測(cè)者具有較為豐富的經(jīng)驗(yàn)；
[0005]2、常用的非制冷焦平面原理的紅外熱像儀對(duì)發(fā)熱性缺陷的檢出率較高，但對(duì)于放電性故障往往無(wú)能為力；
[0006]3、紫外成像儀對(duì)于放電的檢測(cè)靈敏度較高，但是容易被遮擋，對(duì)于處于隱蔽部位或內(nèi)部的放電無(wú)能為力。
[0007]現(xiàn)有上述單一檢測(cè)設(shè)備難以滿足更高精度的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種檢測(cè)精度高、使用方便的基于圖像合成技術(shù)的便攜式超聲、紅外、紫外檢測(cè)儀。
[0009]本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):
[0010]—種基于圖像合成技術(shù)的便攜式超聲、紅外、紫外檢測(cè)儀，包括:
[0011]超聲波可視模塊，用于同步采集超聲陣列信號(hào)和可見(jiàn)光圖像并對(duì)超聲陣列信號(hào)和可見(jiàn)光圖像進(jìn)行合成，獲得超聲可見(jiàn)光圖像；
[0012]紅外檢測(cè)模塊，用于與所述超聲波可視模塊同步采集紅外圖像；
[0013]紫外檢測(cè)模塊，用于與所述超聲波可視模塊同步采集紫外圖像；
[0014]控制顯示模塊，分別連接所述超聲波可視模塊、紅外檢測(cè)模塊和紫外檢測(cè)模塊，用于對(duì)所獲取的超聲可見(jiàn)光圖像、紅外圖像和紫外圖像進(jìn)行合成處理并顯示；
[0015]電源，用于對(duì)所述超聲波可視模塊、紅外檢測(cè)模塊、紫外檢測(cè)模塊和控制顯示模塊供電。
[0016]所述超聲波可視模塊包括超聲傳感器陣列、超聲放大電路、攝像頭、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、第一圖像合成單元和第一顯示器，所述超聲傳感器陣列、超聲放大電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換器依次連接，所述攝像頭與模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器、第一圖像合成單元和第一顯示器依次連接，第一圖像合成單元將超聲傳感器陣列采集的超聲陣列信號(hào)和攝像頭采集的可見(jiàn)光圖像進(jìn)行合成，并顯示于第一顯示器中。
[0017]所述超聲傳感器陣列由16只擺放在不同位置的超聲傳感器組成；
[0018]16只所述超聲傳感器具體擺放位置為:每四個(gè)超聲傳感器構(gòu)成一組線型陣，形成上、下、左、右四組線型陣，組成二維方形陣。
[0019]所述超聲放大電路為雙極放大電路，該雙極放大電路的每級(jí)電路都采用負(fù)反饋放大電路，且兩級(jí)放大電路之間用電容隔離直流成分。
[0020]所述第一圖像合成單元將超聲陣列信號(hào)和可見(jiàn)光圖像進(jìn)行合成的具體過(guò)程為:
[0021]S101、將每組線型陣中每個(gè)超聲傳感器采集的超聲信號(hào)進(jìn)行疊加生成指向性信號(hào)；
[0022]S102、利用以下公式分別對(duì)上下線型陣和左右線型陣的指向信號(hào)進(jìn)行延時(shí)相關(guān)計(jì)算:
[0023]CTB(n) = Σ ST(t+n).SB(t)
[0024]CLR(n) = Σ SL(t+n).SR(t)
[0025]其中，CTB(n)和CLR(n)分別為上下線型陣和左右線型陣指向信號(hào)的相關(guān)系數(shù)，St(t)、SB(t)、SL⑴和SR(t)為上、下、左、右線型陣的指向性信號(hào)；
[0026]S103、分別選取CTB(n)和CuKn)的最大值作為超聲源位置的垂直坐標(biāo)和水平坐標(biāo)；
[0027]S104、以步驟S103中所述的超聲源位置為中心，CTB(n)和CLR(n)的最大值為幅值，生成二維高斯函數(shù)，形成二維矩陣；
[0028]S105、將可見(jiàn)光圖像作為背景、步驟S104中所述的二維矩陣作為前景，合成為超聲可見(jiàn)光圖像并發(fā)送給第一顯示器進(jìn)行顯示。
[0029]所述紅外檢測(cè)模塊包括將紅外輻射能轉(zhuǎn)換為電信號(hào)、再將所述電信號(hào)進(jìn)行處理后轉(zhuǎn)換為紅外圖像序列的紅外熱像儀。
[0030]所述紫外檢測(cè)模塊包括將紫外輻射處理形成紫外圖像序列的紫外熱像儀。
[0031]所述控制顯示模塊包括相連接的第二圖像合成單元與第二顯示器，所述第二圖像合成單元分別連接超聲波可視模塊、紅外檢測(cè)模塊和紫外檢測(cè)模塊，利用圖像融合算法將所述超聲可見(jiàn)光圖像、紅外圖像和紫外圖像進(jìn)行融合并在第二顯示器上進(jìn)行顯示。
[0032]所述第二圖像合成單元利用圖像融合算法進(jìn)行融合的具體過(guò)程為:
[0033]S201、提取所述紅外圖像中的紅外目標(biāo)得到紅外目標(biāo)區(qū)域圖像，將所述紅外目標(biāo)區(qū)域圖像、超聲可見(jiàn)光圖像進(jìn)行融合得到紅外目標(biāo)圖像；
[0034]S202、對(duì)所述超聲可見(jiàn)光圖像、紅外目標(biāo)圖像以及紫外圖像進(jìn)行圖像增強(qiáng)；
[0035 ] S203、對(duì)增強(qiáng)后的圖像進(jìn)行圖像配準(zhǔn)；
[0036]S204、對(duì)配準(zhǔn)后的圖像進(jìn)行融合。
[0037]所述電源采用4節(jié)5V電池供電，每節(jié)電池的容量為2500mAh。
[0038]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0039](I)本發(fā)明檢測(cè)儀可獲得被測(cè)對(duì)象基于超聲、紅外、紫外的圖像信息，通過(guò)綜合圖像信息進(jìn)行后續(xù)檢測(cè)，解決了單一設(shè)備檢測(cè)存在的問(wèn)題，綜合了超聲、紅外、紫外的優(yōu)點(diǎn)，有效提高了設(shè)備檢測(cè)的精確度，可以及早的發(fā)現(xiàn)變電設(shè)備的問(wèn)題，避免發(fā)生不必要的損失。
[0040](2)本發(fā)明超聲波可視模塊利用超聲源定位算法估計(jì)空間中各個(gè)方位的超聲強(qiáng)度，同時(shí)結(jié)合攝像頭采集到的空間視覺(jué)場(chǎng)景信息共同顯示。通過(guò)這種方式，檢修人員可直接觀察到超聲源的位置，并判斷設(shè)備的放電點(diǎn)，尤其適用于需要遠(yuǎn)距離設(shè)備檢修，如輸電高桿、高壓變電站等應(yīng)用場(chǎng)合。檢修人員可以直觀地發(fā)現(xiàn)異常超聲源的產(chǎn)生位置，由不可聽(tīng)的超聲信號(hào)源成像標(biāo)識(shí)為可視的圖像放電點(diǎn)，幫助檢修人員直觀、快速地判斷出故障點(diǎn)。該技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)超聲源的定向采集，有效地抑制來(lái)自其它方向的噪音，從而克服工作現(xiàn)場(chǎng)的折射、干擾等問(wèn)題。
[0041](3)本發(fā)明將超聲可見(jiàn)光圖像、紅外圖像和紫外圖像通過(guò)圖像融合方法合成為一混合圖像，消除了單一檢測(cè)設(shè)備在空間上的位置和角度差異，實(shí)現(xiàn)多種圖像的選擇性重疊，從而進(jìn)一步提尚了檢測(cè)的精度。
[0042](4)本發(fā)明檢測(cè)儀可由現(xiàn)場(chǎng)工作人員手持，對(duì)各類變電設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果包括超聲波可視檢測(cè)結(jié)果、紅外測(cè)溫檢測(cè)結(jié)果、紫外放電檢測(cè)結(jié)果以及綜合檢測(cè)結(jié)果，使用方便，數(shù)據(jù)全面。
[0043](5)本發(fā)明檢測(cè)儀重量輕