红外拼接技术在电力设备检测中的应用
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作者: 王改香
摘要：电力系统的安全和稳定对经济社会的发展至关重要，高压输变电设备的安全是影响电力系统安全的关键因素，电力设备检测是电力系统安全工作中的重要方面。针对红外拼接技术在电力设备检测中的应用，首先介绍了红外拼接技术，然后阐述了红外技术和红外拼接技术应用于电力设备检测中的具体方法，最后分析了红外拼接应用于电力设备检测中面临的挑战。
关键词：红外图像 图像拼接 电力设备检测
中图分类号：TP391.41 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2012）11-0119-01
1、红外拼接技术概述
红外成像技术是利用自然界中物体的热辐射形成图像，红外成像可以在夜间正常工作，红外成像技术具有抗干扰性、穿透性、隐蔽性和强识别性，所以红外成像技术在军事中有非常重要和广泛的应用[1]。红外探测仪是红外成像系统最重要的组成部分，红外热像仪可将热辐射产生的人眼无法识别的成像数据转换成可见图像。
红外图像拼接技术是红外图像处理的核心技术，图像场景大小与成像器件分辨率之间的矛盾使得图像拼接技术应运而生。当拍摄大视野场景图像时，需要调大成像器材镜头焦距，而成像器材的分辨率大小事固定的，因此，成像时选择的视野越大，生成图像的分辨率就越低，反之，则越高。图像拼接技术对两幅或多幅有重叠区域的图像进行空间配准，进行重采样进而合成一副包含各待拼接图像信息的高清晰、宽视野图像的技术，图像拼接技术可以让我们获得大视野场景中的高分辨率图像[2]。
2、红外拼接技术在电力设备检测中的应用
2.1 红外技术在电力设备检测中的应用
经济社会的发展对电力系统安全性和稳定性提出了更高的要求，高压输变电设备的安全是影响电力系统安全和稳定的重要因素。统计数据表明，电力系统中七成以上故障是电力设备故障而引起的。运行中的电力设备故障会使设备发热，引起电力设备及设备周围温度场发生变化，红外热像可以通过红外成像技术得到电力故障设备的红外热像，所以，通过电力设备的红外热像来判断电力设备的故障状态是非常有效的方法。
红外热像诊断技术不需对故障设备进行直接接触，是被动的、非接触的故障诊断技术，能够检测电力设备的外部和内部故障，具有常规诊断方法不具备的故障检测优势，红外故障检测诊断技术具有操作安全性高、灵敏度高、效率高及易分析的特点。
2.2 红外拼接技术流程
红外拼接技术主要有三个流程：图像预处理、图像配准及图像合成，图像配准是图像拼接中的基础过程，图像配准和图像合成是图像拼接中的关键技术。如果红外图像质量不好而直接进行图像配准，可能造成图像误匹配，所以进行红外图像预处理是非常必要的，红外图像预处理是对红外图像进行对比度拉伸和噪声点抑制等处理，对存在几何畸变的图像进行校正，从而改善红外图像的质量。红外图像配准是将两幅或多幅不同条件下拍摄或不同传感器获得的红外图像进行匹配的过程，可能涉及的方法有：对红外图像的直接操作、对红外图像的某种变换，目的是建立参考图像和待配准图像之间的匹配数学模型并完成红外图像在空间上的对齐[3]。红外图像配准后，需要将参考图和待拼接图像拼成完整的图像，并对接缝处缝隙进行平滑处理，完成红外图形的合成，尽可能减少图像差异和配准结果对图像合成结果的影响。
2.3 红外技术在电力设备检测中的方法
将红外技术应用于电力设备检测中的方法有表面温度判断法、热谱图分析法、同类比较法、相对温差判断法、档案分析法[4]。表面温度判断法，根据已有的标准对电力设备温度场和温度场变化进行设备正常与否的判断，该检测方法仅能判断一部分情况下的设备故障。同类比较法通过比较同类设备温度场，判断设备是否异常，但如果比较的设备均异常，则会造成误判，热谱图分析法通过比较同类设备的热谱图判断设备的正常状态，档案分析法是建立电力设备在各时期的温度场及其变换情况档案，将检测结果与设备档案进行比较进而得出结论。相对温差判断法根据热点温度计相对温差来判断设备的故障情况。
2.4 红外拼接技术在电力设备检测中的应用
红外技术应用于电力设备故障检测中时，对每个目标的检测都需要有参考样本进行对比，但由于现场环境和红外热像仪成像等原因，得到的红外图像可能只含有部分目标或者只包含单一目标，难以在同一副图像中显示完整目标和多个红外目标，红外热像拼接技术对红外图像进行拼接后可以在图像中显示需要的红外目标，可以提高红外诊断的准确性。
3、红外拼接在电力设备检测中存在的问题
红外拼接技术应用于电力设备检测时，拼接过程中的时间复杂度较高，在一定程度上影响了其应用。红外拼接效果好坏的关键之一是红外图像配准。目前，红外图像配准主要借鉴普通可见光图像的配准方法，由于红外图像与可见光图像存在特征上的不同，且红外图像成像中存在的噪声以及不同成像器材有较大差异，寻找效果更好的红外图像拼接方法对其在电力设备检测中的应用会大有裨益。
参考文献
[1]郭文普，孙继银，李钊.基于卫星图像的三维前视基准图制备方法[J].无线电工程，2007，37（12）：9-11.
[2]Szeliski R.Image Alignment and Stitching：A Tutorial [J].Preliminary draft，Technical Report， MSR-TR-2004-92， 2005.
[3]曾文锋，李树山，王江安.基于仿射变换模型的图像配准中的平移旋转和缩放[J].红外与激光工程， 2001，30（1）：18-20.
[4]周茵.红外测温技术的应用[J].电力系统装备，2003，（9）：13-14.
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