[发明专利]基于紫外、红外和光学图像相融合的燃弧检测方法

权利要求书

1.基于紫外、红外和光学图像相融合的燃弧检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、紫外探测仪以200～2000Hz的频率采集紫外波段信号，判断每次采集到的紫外波段信号是否出现在240～260nm或323～329nm之间，若是则代表出现燃弧；并将采集到的紫外波段信号通过光电传感器转换为电信号V_d，然后通过模数转换，将电压信号转换为数字信号，若出现燃弧则记为01，否则记为00；

S2、对紫外探测仪检测到的燃弧进行能量等级评估，结果记为N_z；具体实现方法为：若01连续出现1次以下，令N_z＝0；若01连续出现1～3次，则令N_z＝1；若01连续出现4～6次，则令N_z＝2；若01连续出现7～9次，则令N_z＝3；若01连续出现10～13次，则令N_z＝4；若01连续出现14～17次，则令N_z＝5；若01连续出现18～21次，则令N_z＝6；若01连续出现次数≥22，则令N_z＝7；

S3、计算燃弧持续的时间t_i：

其中，c为01持续的次数；f指紫外探测仪的频率；

S4、出现01信号时，触发红外热像仪和光学相机对弓网进行抓拍，设在t_i时间段内分别获得Z₁帧红外热像仪图像和Z₂帧光学图像；

S5、利用红外热像仪提取各帧红外热像仪图像中超过100℃的区域，记为有效区域，计算每帧图像有效区域的平均温度T_iu；然后利用公式(2)计算t_i时间段内弓网平均温度T_i：

若Ti100℃则确定此处有燃弧，执行步骤S6，否则返回步骤S1；

S6、对红外热像仪检测到的燃弧进行能量等级评估，结果记为N_h；具体实现方法为：若燃弧温度低于100℃，则令N_h＝0；若燃弧温度为100℃～250℃，则令N_h＝1；若燃弧温度为250℃～300℃，则令N_h＝2；若燃弧温度为300℃～350℃，则令N_h＝3；若燃弧温度为350℃～400℃，则令N_h＝4；若燃弧温度为400℃～450℃，则令N_h＝5；若燃弧温度为450℃～500℃，则令N_h＝6；若燃弧温度为500℃～550℃，则令N_h＝7；若燃弧温度≥550℃，则令N_h＝8；上述温度范围区间均包括下限值不包括上限值；

S7、对光学图像进行区域定位及阈值分割，并通过光学图像判断是否有燃弧，若是则执行步骤S8，否则返回步骤S1；包括以下子步骤：

S71、若光学图像是彩色图像，则对彩色的光学图像进行灰度处理：

Y_in＝0.65R+0.33G+0.02B

n代表在t_i时间内第n帧光学图像，R、G、B分别表示该帧光学图像中R、G、B的强度值；

若光学图像是灰度图像，则无需进行灰度处理，直接执行步骤S72；

S72、定位受电弓和接触网相接触的矩形区域为光学图像的有效区域：将灰度图像原始坐标系下的各个点投影到极坐标系下，极坐标系的聚集点便为图像中的直线；对直线进行拟合，筛选出灰度图像中分别表征受电弓和接触网的直线；以受电弓和接触网的交点为中心，以受电弓为基准进行矩形区域选择；所述矩形区域的横向长度为：受电弓长度+左右各50个像素点；矩形区域的纵向长度为：以受电弓为基准向上截取200个像素点，向下截取整个图像；

S73、利用下式对步骤S72中得到的矩形区域进行阈值分割：

Y_nj表示第n帧图像中的第j个像素点；K代表预设的阈值；若此处灰度比K大，则证明此像素点有燃弧，否则此像素点没有燃弧；

S74、统计步骤S73得到的燃弧像素点个数，记为a_n；

S75、利用下式计算t_i时间内燃弧像素点数均值作为此段时间内的像素点个数：

S8、对光学相机采集到的燃弧能量等级进行评估，结果记为N_t；

S9、若紫外、红外和光学图像三者都检测出此段弓网有燃弧，则确定此弓网段有燃弧；并且通过下式计算最终的燃弧能量等级：

[N]＝[0.3N_z+0.5N_h+0.2N_t]

式中，[]表示向上取整。

2.根据权利要求1所述的基于紫外、红外和光学图像相融合的燃弧检测方法，其特征在于，所述步骤S8中对光学相机采集到的燃弧能量等级进行评估的具体实现方法为：若燃弧面积小于1个像素点，令N_t＝0；若燃弧面积为1～50个像素点，则令N_t＝1；若燃弧面积为50～100个像素点，则令N_t＝2；若燃弧面积为100～200个像素点，则令N_t＝3；若燃弧面积为200～300个像素点，则令N_t＝4；若燃弧面积≥300个像素点，则令N_t＝5；上述燃弧面积范围区间均包括下限值不包括上限值。