多谱段激发油痕成影装置及检测方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种多谱段激发油痕成影装置及检测方法，多谱段激发油痕成影装置中，多谱段紫外激发光源系统包括多个中心波长的紫外光源阵列，紫外光源阵列在圆台形光源基座的端部并向巡检过程中的待测目标区域发出紫外光；卤素灯光源系统包括设于圆台形光源基座上的卤素灯，其在预定波长范围发射光源强度分布均匀的卤素灯光；高光谱图像采集系统在预定采集波长范围内采集波段间隔为预定长度的图像数据且同步获得反射光谱

【技术实现步骤摘要】
多谱段激发油痕成影装置及检测方法


[0001]本专利技术属于漏油在线
，特别是一种多谱段激发油痕成影装置及检测方法。

技术介绍

[0002]充油设备，如变压器、电抗器、电流互感器等，从生产到运行的整个工业环节，都不可避免地会出现油泄漏现象，增加了绝缘失效的风险同时污染环境。
[0003]为了防止设备漏油，已经提出了几种检测漏油缺陷的方法。最为常用的方法是目测法，即由具有丰富工作经验的员工通过目测观测，该方法的准确度和检测效率完全依赖于员工的工作经验丰富情况。第二种常见的方法是油量计读数法，即直接通过油量计的读数变化判断是否发生了油泄露事故，显然该方法仅适用于漏油量较大的故障。第三种常见的方法是红外热成像法，该方法的检测对象是漏油故障引发的电力设备异常温升故障，显然该方法也主要适用于漏油量较大的故障，无法对微量漏油故障进行有效检测。
[0004]在
技术介绍
部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本专利技术背景的理解，因此可能包含不构成在本国中本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中存在的问题，本专利技术提出一种多谱段激发油痕成影装置及检测方法，利用紫外光源作为荧光激发光源结合高光谱成像技术细分光谱能力，克服了弱光环境下复杂电力设备本身纹理信息成像困难从而难以快速定位漏油区域的致命缺点。
[0006]本专利技术的目的是通过以下技术方案予以实现，一种多谱段激发油痕成影装置，包括：
[0007]圆台形光源基座；
[0008]多谱段紫外激发光源系统，其包括多个不同中心波长的紫外光源阵列，所述紫外光源阵列在所述圆台形光源基座的端部并向巡检过程中的待测目标区域发出紫外光；
[0009]卤素灯光源系统，其包括设于所述圆台形光源基座上的卤素灯，其在预定波长范围内发射光源强度分布均匀的卤素灯光；
[0010]高光谱图像采集系统，其在预定采集波长范围内采集波段间隔为预定长度的图像数据且同步获得反射光谱
‑
图像灰度三维数据，其中，将成像波段数量高于100个波段的光谱图像数据定义为高光谱图像，并将高光谱图像采集系统的光谱分辨率作为所述预定长度；
[0011]数据处理单元，其连接所述高光谱图像采集系统以分析所述反射光谱
‑
图像灰度三维数据，并进行多谱段图像融合得到巡检过程中的待测目标区域的检测结果，其中，所述结果能表明待测目标区域是否漏油；
[0012]中央处理单元，其连接所述多谱段紫外激发光源系统、卤素灯光源系统、高光谱图像采集系统和数据处理单元，其中，
[0013]所述中央处理单元，用于根据距离巡检过程中的待测目标区域的远近调节所述多谱段紫外激发光源系统的光源强度，并在完成激发波长图像采集后切换发光波长；
[0014]所述中央处理单元，还用于根据距离巡检过程中的待测目标区域的远近调节卤素灯光源系统的光源强度；
[0015]所述中央处理单元，还用于控制所述高光谱图像采集系统进行高光谱图像数据采集，并控制数据处理单元进一步对采集的高光谱图像数据进行数据分析。
[0016]优选的，所述圆台形光源基座为中空圆台体，多谱段紫外激发光源系统、卤素灯光源系统以及用于采集漏油区域和非漏油区域的图像的高光谱成像系统广角镜头组的顶表面齐平地安装于所述中空圆台体端部。
[0017]优选的，所述紫外光源阵列的中心波长分别为255nm、265nm、315nm和365nm，紫外光源阵列与中央处理单元连接并由中央处理单元控制发光波长和光源强度，多个紫外光源阵列以所述的高光谱成像系统广角镜头组为中心，不同波长紫外光源以圆形间隔排布并均匀排布于所述圆台形光源基座的端部，多个紫外光源光源强度一致并且发光区域重合。
[0018]优选的，所述卤素灯光源系统中心对称分布于圆台形光源基座上，并位于高光谱成像系统广角镜头组和多谱段紫外激发光源系统之间，所述卤素灯光源的预定波长范围为400nm
‑
900nm。
[0019]优选的，高光谱图像采集系统的预定采集波长范围为400nm
‑
900nm，光谱分辨率为3nm。
[0020]优选的，所述多谱段激发油痕成影装置还包括，
[0021]数据存储单元，其连接数据处理单元以存储巡检过程中的待测目标区域的检测结果；
[0022]显示单元，其连接数据处理单元以可视化显示巡检过程中的待测目标区域的检测结果；
[0023]所述中央处理单元连接所述数据存储单元和所述显示单元。
[0024]优选的，所述多谱段紫外激发光源系统和卤素灯光源系统均连接用于供电及能耗控制的电源管理模块，所述电源管理模块连接所述中央处理单元。
[0025]优选的，所述多谱段紫外激发光源系统和卤素灯光源系统以点光源形式均匀射出，以平行光方式到达巡检过程中的待测目标区域，在巡检过程中的待测目标区域经过了反射后达到高光谱成像系统广角镜头组。
[0026]优选的，巡检过程中的待测目标区域的检测结果包括多谱段紫外激发反射率值。
[0027]此外，本专利技术还揭示了一种多谱段激发油痕成影装置的检测方法，其包括以下步骤，
[0028]步骤S1,开启255nm波段紫外激发光源并根据多谱段激发油痕成影装置到巡检过程中的待测目标区域距离调节发光强度；开启卤素灯光源并根据多谱段激发油痕成影装置到巡检过程中的待测目标区域距离调节发光强度；
[0029]进一步，获取巡检过程中的待测目标区域高光谱图像；
[0030]随后获取标准白板高光谱图像，获取关闭镜头盖时高光谱图像，经过归一化处理获得255nm紫外光源时的反射光谱
‑
图像灰度三维数据；
[0031]步骤S2，255nm波段紫外激发光和卤素灯光以平行光方式到达巡检过程中的待测
目标区域，在巡检过程中的待测目标区域经过了反射后，透过高光谱成像系统广角镜头组在高光谱成像系统的光电转换器的每个像素点(x,y)上形成光电响应强度曲线DN
255nm
(x,y,λ)，其中(x,y)为光电转换器的像素点坐标并与高光谱图像中空间位置一一对应，λ表示高光谱图像采集系统的光电响应强度曲线的波长维度；
[0032]步骤S3：分别采集标准白板作为巡检过程中的待测目标区域时的高光谱图像采集系统的光电响应强度DN
255nmwhite
(x,y,λ)以及关闭高光谱图像采集系统镜头盖时高光谱图像采集系统的光电响应强度DN
255nmblack
(x,y,λ)，并分别对所有坐标点下的DN
255nmwhite
(x,y,λ)和DN
255nmblack
(x,y,λ)求取平均值获得：
[0033][0034][0035]步骤S4：对每个像素点(x,y)上形成光电响应强度曲线DN
255nm
(x,y,λ)进行归一化处理后转化为反射率值I
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多谱段激发油痕成影装置，其包括，圆台形光源基座；多谱段紫外激发光源系统，其包括多个不同中心波长的紫外光源阵列，所述紫外光源阵列在所述圆台形光源基座的端部并向巡检过程中的待测目标区域发出紫外光；卤素灯光源系统，其包括设于所述圆台形光源基座上的卤素灯，其在预定波长范围内发射光源强度分布均匀的卤素灯光；高光谱图像采集系统，其在预定采集波长范围内采集波段间隔为预定长度的图像数据且同步获得反射光谱
‑
图像灰度三维数据，其中，将成像波段数量高于100个波段的光谱图像数据定义为高光谱图像，并将高光谱图像采集系统的光谱分辨率作为所述预定长度；数据处理单元，其连接所述高光谱图像采集系统以分析所述反射光谱
‑
图像灰度三维数据，并进行多谱段图像融合得到巡检过程中的待测目标区域的检测结果，其中，所述结果能表明待测目标区域是否漏油；中央处理单元，其连接所述多谱段紫外激发光源系统、卤素灯光源系统、高光谱图像采集系统和数据处理单元，其中，所述中央处理单元，用于根据距离巡检过程中的待测目标区域的远近调节所述多谱段紫外激发光源系统的光源强度，并在完成激发波长图像采集后切换发光波长；所述中央处理单元，还用于根据距离巡检过程中的待测目标区域的远近调节卤素灯光源系统的光源强度；所述中央处理单元，还用于控制所述高光谱图像采集系统进行高光谱图像数据采集，并控制数据处理单元进一步对采集的高光谱图像数据进行数据分析。2.根据权利要求1所述的多谱段激发油痕成影装置，其中，优选的，圆台形光源基座为中空圆台体，多谱段紫外激发光源系统、卤素灯光源系统以及用于采集漏油区域和非漏油区域的图像的高光谱成像系统广角镜头组的顶表面齐平地安装于所述中空圆台体端部。3.根据权利要求2所述的多谱段激发油痕成影装置，其中，所述紫外光源阵列的中心波长分别为255nm、265nm、315nm和365nm，紫外光源阵列与中央处理单元连接并由中央处理单元控制发光波长和光源强度，多个紫外光源阵列以所述的高光谱成像系统广角镜头组为中心，不同波长紫外光源以圆形间隔排布并均匀排布于所述圆台形光源基座的端部，多个紫外光源光源强度一致并且发光区域重合。4.根据权利要求3所述的多谱段激发油痕成影装置，其中，所述卤素灯光源系统中心对称分布于圆台形光源基座上，并位于高光谱成像系统广角镜头组和多谱段紫外激发光源系统之间，所述卤素灯光源的预定波长范围为400nm
‑
900nm。5.根据权利要求1所述的多谱段激发油痕成影装置，其中，高光谱图像采集系统的预定采集波长范围为400nm
‑
900nm，光谱分辨率为3nm。6.根据权利要求1
‑
5中任一项所述的多谱段激发油痕成影装置，其中，所述多谱段激发油痕成影装置还包括，数据存储单元，其连接数据处理单元以存储巡检过程中的待测目标区域的检测结果；显示单元，其连接数据处理单元以可视化显示巡检过程中的待测目标区域的检测结果；所述中央处理单元连接所述数据存储单元和所述显示单元。
7.根据权利要求1所述的多谱段激发油痕成影装置，其中，所述多谱段紫外激发光源系统和卤素灯光源系统均连接用于供电及能耗控制的电源管理模块，所述电源管理模块连接所述中央处理单元。8.根据权利要求1所述的多谱段激发油痕成影装置，其中，所述多谱段紫外激发光源系统和卤素灯光源系统以点光源形式均匀射出，以平行光方式到达巡检过程中的待测目标区域，在巡检过程中的待测目标区域经过了反射后达到高光谱成像系统广角镜头组。9.根据权利要求1所述的多谱段激发油痕成影装置，其中，巡检过程中的待测目标区域的检测结果包括多谱段紫外激发反射率值。10.根据权利要求1
‑
9中任一项所述的多谱段激发油痕成影装置的检测方法，其包括以下步骤，步骤S1，开启255nm波段紫外激发光源并根据多谱段激发油痕成影装置到巡检过程中的待测目标区域距离调节发光强度；开启卤素灯光源并根据多谱段激发油痕成影装置到巡检过程中的待测目标区域距离调节发光强度；进一步，获取巡检过程中的待测目标区域高光谱图像；随后获取标准白板高光谱图像，获取关闭镜头盖时高光谱图像，经过归一化处理获得255nm紫外光源时的反射光谱
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图像灰度三维数据；步骤S2，255nm波段紫外激发光和卤素灯光以平行光方式到达巡检过程中的待测目标区域，在巡检过程中的待测目标区域经过了反射后，透过高光谱成像系统广角镜头组在高光谱成像系统的光电转换器的每个像素点(x，y)上形成光电响应强度曲线DN
255nm
(x，y，λ)，其中(x，y)为光电转换器的像素点坐标并与高光谱图像中空间位置一一对应，λ表示高光谱图像采集系统的光电响应强度曲线的波长维度；步骤S3：分别采集标准白板作为巡检过程中的待测目标区域时的高光谱图像采集系统的光电响应强度DN
25...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏昌杰，任明，李乾宇，董明，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：