[发明专利]基于红外图像处理的SF6气体检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及气体检测技术领域，特别涉及一种基于红外图像处理的SF6气体泄露检测方法。

背景技术

高压断路器、GIS（气体绝缘金属封闭开关设备）是电力系统中最重要的控制和保护设备。由于SF6（Sulfur Hexafluoride，六氟化硫）气体优良的绝缘性能和灭弧性能，当前国内大多数的电力公司都采用了SF6断流器、SF6 GIS。伴随着SF6的大量使用，SF6泄漏问题也逐渐显露。现代红外检测方法因其非接触式检测、快速准确等优点，逐渐取代传统的检测方法，成为SF6泄露检测的发展趋势。

SF6泄露的红外检测方法又分为主动式和被动式红外检测两种。主动式红外检测SF6的方法根据不同的激励源又分为不同的检测方法。目前，主动式红外SF6检测多以激光激励为主，它通过主动发射SF6吸收波长（即10.55um）的激光，并通过红外传感面阵获取红外图像。该方法能够实现在线SF6泄露检测以及红外图像显示，但需要额外增加激光装置。

被动式红外SF6检测与主动式红外SF6检测不同，它不需要额外增加激励源装置，检测装置的操作、携带及安装都更为方便。目前，国内对被动式红外SF6检测监控装置的研究还较为缺乏。

以激光式红外SF6检测为例，采用主动式红外检测SF6时，红外传感面阵获取到的红外图像由于主动投射10.55um波长的激光，其图像的信噪比明显大于被动式方法。由于红外传感面阵获取到的图像信息是全场景的热辐射数据，加上红外传感面阵的极高热辐射灵敏度，被动式方法中的红外图像较主动式方法会含有更多噪声，图像也更为模糊。因此，被动式红外SF6检测对于红外传感器阵列和红外图像处理方法都提出了新的需求。

基于上述需求，有必要研究出一种新的被动式SF6气体检测红外图像处理方法。同时，相比于用ARM、DSP等嵌入式处理器进行红外图像处理，使用计算机进行红外图像处理具有更强大的处理能力、更丰富的信息显示和更通用性操作环境。

发明内容

（一）所要解决的技术问题

本发明的目的在于提供一种基于红外图像处理的SF6气体检测方法，以解决现有被动式红外SF6气体泄露检测方法存在的红外图像噪声大、不利于实时显示的问题。

（二）技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提出了一种基于红外图像处理的SF6气体检测方法。所述方法包括以下步骤：

S1、采用被动式红外检测的方式获取SF6气体的原始红外图像，并对所述原始红外图像进行非均匀性校正，得到校正后的红外图像；

S2、对所述校正后的红外图像进行归一化处理，并将处理后的图像转化为灰度图像；

S3、对所述灰度图像进行图像滤波以及灰度线性变换，得到目标图像；

S4、将所述目标图像进行实时显示。

可选的，步骤S4之前还包括步骤：

S0、对SF6气体浓度进行标定，得到标定曲线，所述标定曲线用于表示SF6气体浓度值与图像灰度值的对应关系；

步骤S4进一步包括：

利用所述标定曲线计算出所述目标图像中的SF6气体浓度值，并将计算得到的浓度值与所述目标图像一起进行实时显示。

可选的，步骤S1中，采用被动式红外检测的方式获取SF6气体的原始红外图像具体包括：

利用被动式SF6红外探测传感器，获取红外传感面阵采集到的数据，从而得到所述原始红外图像，

其中，所述被动式SF6红外探测传感器的探测波长为10.55μm。

可选的，步骤S1具体包括：

S1-1、选定两个不同的温度，其中较高的温度记为T_high，较低的温度记为T_low；

S1-2、在温度T_high下，在同一背景中获取N张SF6气体的原始红外图像，N为正整数，将像素i在N张图像中的时域中值作为像素i的像素值，从而得到温度T_high下的红外图像S_high，

在温度T_low下，在所述同一背景中获取N张SF6气体的原始红外图像，将像素j在N张图像中的时域中值作为像素j的像素值，从而得到温度T_low下的红外图像S_low；

S1-3、利用图像S_high和S_low计算出信号增益G和偏移量O；

S1-4、利用信号增益G和偏移量O计算得到所述校正后的红外图像。