一种气体绝缘设备内部光纤传像优化方法技术

本发明专利技术提供了一种气体绝缘设备内部光纤传像优化方法，优化方法包括超分辨率重建方法，超分辨率重建方法具体包括以下步骤，算法卷积神经网络模型进行训练，得到了训练完成的超分辨率重建的模型；输入经过CCD探测器生成光线束传出的图像，通过3个不同大小的卷积核分别对输入的图像特征进行提取，获得图像的细节特征；将提取的不同尺度的特征信息通过特征融合层中长跳跃连接操作进行特征融保证图像信息的完整性，能够解决现有GIL腔体内部是处于黑暗的环境中，且受限于腔体内部的大小，造成光纤数的极限分辨率脚底，进而造成在腔体内部拍摄的画面质量不佳，不仅形成死区，且图像分辨率低的问题。分辨率低的问题。分辨率低的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种气体绝缘设备内部光纤传像优化方法


[0001]本专利技术属于高压输电线路和绝缘
，具体涉及一种气体绝缘设备内部光纤传像优化方法。

技术介绍

[0002]气体绝缘金属封闭输电线路是一种外壳与导体同轴布置的高电压、大电流、长距离电力传输设备，其腔体内部常采用高气压的SF6、CF4、N2或混合清洁气体作为绝缘介质，可以作为架空输电和电缆输电的补充。因具有传输容量大、损耗小、无电磁干扰、可靠性高等优点被广泛使用。
[0003]传像光纤在通讯、医疗、军事、光电探测等领域具有广泛的应用，光电系统与传像光纤相结合可以简化系统设计，增加系统的灵活性。传像光纤可以实现信号排列的传输变换，通过光电探测器将图像以信号的形式读出，送入后端信号处理系统获得目标信号。
[0004]目前GIL腔体内部是处于黑暗的环境中，且受限于腔体内部的大小，造成光纤数的极限分辨率脚底，进而造成在腔体内部拍摄的画面质量不佳，不仅形成死区，且图像分辨率低。

技术实现思路

[0005]因此，本专利技术要解决的技术问题在于提供一种气体绝缘设备内部光纤传像优化方法，能够解决现有GIL腔体内部是处于黑暗的环境中，且受限于腔体内部的大小，造成光纤数的极限分辨率脚底，进而造成在腔体内部拍摄的画面质量不佳，不仅形成死区，且图像分辨率低的问题。
[0006]为了解决上述问题，本专利技术提供了一种气体绝缘设备内部光纤传像优化方法，优化方法包括超分辨率重建方法；
[0007]超分辨率重建方法具体包括以下步骤：
[0008]步骤一：算法卷积神经网络模型进行训练，得到了训练完成的超分辨率重建的模型；
[0009]步骤二：输入经过CCD探测器生成光线束传出的图像，通过3个不同大小的卷积核分别对输入的图像特征进行提取，获得图像的细节特征；
[0010]步骤三：将提取的不同尺度的特征信息通过特征融合层中长跳跃连接操作进行特征融保证图像信息的完整性；
[0011]步骤四：采用子像素卷积上采样方法对图像进行重建，使用1
×
1的卷积对扩大图像输入通道，通过像素重排扩大图像的分辨率。
[0012]可选的，步骤二包括：
[0013]通过3个不同大小的卷积核分别对输入的图像特征进行提取，即包括三个通道；
[0014]通道一为56个1
×
1大小的卷积核，通道二和通道三分别为28个3
×
3 和5
×
5大小卷积核分别提取图像特征，然后将提取的特征拼接在一块。
[0015]可选的，优化方法还包括图像修复方法，基于超分辨率重建方法中会形成传像死区，即通过图像修复方法重建后的超分辨率图像进行死区恢复，图像修复方法具体包括以下步骤：
[0016]步骤一：对待修复的超分辨率图像区域进行分类，将待修复区域命名为未知，该区域的像素点像素值为未知，待修复区域以外的区域命名为已知，该区域的像素点的像素值为已知；
[0017]步骤二：对于标记为未知的待修复区域任意像素点P，以该点4个邻域像素点是否标记为已知作为判定条件进行修复；
[0018]步骤三：将修复过的像素点标记为已知，然后更新待修复的区域并重新开始修复未知像素点p知道不存在待修复区域s，完成图像的图像优化。
[0019]可选的，步骤二包括：
[0020]若4个邻域像素点均为未知，则不对该像素点进行修复；
[0021]若邻域像素点N
ε
(p)存在已知像素点i，则对该像素点进行修复。
[0022]可选的，步骤二还包括对像素点P的值进行算术平均法，公式如下：
[0023][0024]其中：N
ε
(p)为将以p为中心、ε为半径的邻域；w(p,i)为权重函数；I(i)为像素点i的像素值；n为为待修复像素点p的4邻域中标记为已知的像素点个数。
[0025]可选的，优化方法还包括面阵光纤传像束成像系统，面阵光纤传像束成像系统包括GIL腔体、光纤传像束、耦合物镜、面阵CCD探测器和计算机；
[0026]光纤传像束穿过GIL腔体，光纤传像束的一端安装成像物镜，光纤传像束的另一端安装耦合物镜，计算机的一端信号连接面阵CCD探测器，耦合物镜与面阵CCD探测器信号连接，以使耦合物镜将光纤传像束传输的图像耦合到面阵CCD探测器上。
[0027]有益效果
[0028]本专利技术的实施例中所提供的一种气体绝缘设备内部光纤传像优化方法，通过超分辨率重建方法和图像修复方法对形成的图像进行重建和修复，进而解决对GIL腔体内部拍摄画质不佳，形成传像死区，不仅图像受损且分辨率低的问题。
[0029]优点：
[0030]1、光线传像束中光纤丝采用六边形结构排列，并且采用了直径为7.5μm的光线丝，大大增大了光纤传像束的极限分辨率，使经过CCD探测器处理之后的图像原始分辨率更高。
[0031]2、光纤传像束采用了长方形截面的构造，光纤束截面高度小于10mm，保证了光纤束不会对腔体内的电场造成影响，同时长度的增加保证了光纤束中有足够的光纤丝，保证了光纤成像的视野足够。
[0032]3、高分辨率重建可以将光纤输出的图像的分辨率进一步提高，并且相对于其他超分辨率重建方法，基于多尺度融合卷积神经网络的图像超分辨率重建算法在对图像特征进行提取时，采用了多尺度特征融合特征提取通道，用三条通道提取可以对图像的不同尺度的信息提取更充分，加强了算法网络模型的特征提取能力。并且在图像重建时，采用了子像素卷积上采样方法，这样抑制了反卷积层带来的人工信息冗余问题,提高图像的重建质量。
[0033]4、光纤丝与光纤丝之间存在空隙，所以在传像时就会形成了传像死区，采用快速行进算法可以对传像死区进行修复，该方法相较于传统的以偏微分方程为基础的算法，该方法的修复更加简单，修复的速度更快，效率更高。
附图说明
[0034]图1为本专利技术实施例的超分辨率重建操作步骤流程图；
[0035]图2为本专利技术实施例的图像超分辨率重建流程图；
[0036]图3为本专利技术实施例的面阵光纤传像束成像系统原理图；
[0037]图4为光纤传像束结构示意图；
[0038]图5为本专利技术实施例的修复流程图。
[0039]附图标记表示为：
[0040]1、光纤传像束；2、成像物镜；3、耦合物镜；4、面阵CCD探测器；5、计算机。
具体实施方式
[0041]结合参见图1至图5所示，根据本专利技术的实施例，一种气体绝缘设备内部光纤传像优化方法，优化方法包括面阵光纤传像束成像系统，超分辨率重建方法和图像修复方法，请参照图3和图4，该面阵光纤传像束成像系统包括GIL 腔体、光纤传像束1、成像物镜2、耦合物镜3、面阵CCD探测器4和计算机 5；
[0042]光纤传像束1穿过GIL腔体，光纤传像束1的一端安装成像物镜2，光纤传像束1的另一端安装耦合物镜3，计算机5的一端信号连接面阵CCD探测器 4，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种气体绝缘设备内部光纤传像优化方法，其特征在于，优化方法包括超分辨率重建方法；超分辨率重建方法具体包括以下步骤：步骤一：算法卷积神经网络模型进行训练，得到了训练完成的超分辨率重建的模型；步骤二：输入经过CCD探测器生成光线束传出的图像，通过3个不同大小的卷积核分别对输入的图像特征进行提取，获得图像的细节特征；步骤三：将提取的不同尺度的特征信息通过特征融合层中长跳跃连接操作进行特征融合保证图像信息的完整性；步骤四：采用子像素卷积上采样方法对图像进行重建，使用1
×
1的卷积对扩大图像输入通道，通过像素重排扩大图像的分辨率。2.根据权利要求1所述的气体绝缘设备内部光纤传像优化方法，其特征在于，步骤二包括：通过3个不同大小的卷积核分别对输入的图像特征进行提取，即包括三个通道；通道一为56个1
×
1大小的卷积核，通道二和通道三分别为28个3
×
3和28个5
×
5大小卷积核分别提取图像特征，然后将提取的特征拼接在一块。3.根据权利要求1所述的气体绝缘设备内部光纤传像优化方法，其特征在于，优化方法还包括图像修复方法，基于超分辨率重建方法中会形成传像死区，即通过图像修复方法重建后的超分辨率图像进行死区恢复，图像修复方法具体包括以下步骤：步骤一：对待修复的超分辨率图像区域进行分类，将待修复区域命名为未知，该区域的像素点像素值为未知，待修复区域以外的区域命名为已知，该区域的像素点的像素值为已知；步骤二：对...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晓龙，侯洋，王雯，庚振新，林莘，郭亚光，王毅，戚革庆，王双双，
申请(专利权)人：国网辽宁省电力有限公司大连供电公司中国电力科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：