论图像识别技术在电力设备检测中的应用

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　　摘要：为减少传统基于灰度的匹配算法的计算量,采用图像形状特征分析技术,提出了新的模板匹配算法。该算法取隔行隔列的数据进行粗略匹配,在此基础上进行精确匹配,大大减少了计算的数据量。将该算法应用于电力变压器的图像识别中,实验结果表明该匹配算法在速度上具有较大的优势,能更快地对电力变压器进行定位识别。本文简单论述了远程数字视频监控与图像识别技术在电力系统中的应用前景。
　　关键词 ：电力设备；模板 匹配；视频监控；图像识别
　　中图分类号：F407.61文献标识码：A 文章编号：
　　远程数字视频监控与图像识别系统是指能接收在远程现场采集到的数字视频信号，并能够将画面实时传送到监控中心，在监控中心对现场进行远程监视，控制远程摄像机动作，并能根据需要对采集到的数字视频图像进行分析、处理和识别的系统 。它主要由远程数字视频监控和数字图像识别两部分组成。这两部分以前属于两个独立的研究领域， 但数字化技术、计算机和通信技术的快速发展使这两部分功能的结合成为可能。整个监控网络能直接与计算机局域网、企业内部的I n t r a n e t 或I n t e me t 相联，可直接采用数字图像识别技术对采集到的视频图像进行处理。
　　视频监控系统在电力、通信、交通等领域及银行、工厂、博物馆、宾馆中得到了广泛应用，以实现生产过程监控、调度、防盗、防火等功能，在监控过程中可利用声、光、电进行综合报警；图像识别技术在文字识别、指纹识别、人脸识别、产品检测、军事侦察、气象分析、病理分析、自然灾害预测等方面也得到了应用。目前有些电力公司在电厂、变电站安装了视频监控系统，可实现监视现场设备、控制远程摄像机动作等功能。但这些视频监控系统只有视频监视功能，没有视频图像识别功能。为充分发挥视频监控系统的功能，更准确地判断现场发生事故告警的原因，应采用远程数字视频监控与数字图像识别系统，以实现设备告警的图像识别 ，为事故检测提供新的手段，为事故分析提供可靠 的依据。
　　1电力系统图像识别技术应用现状及背景
　　1 .1 S F 气体泄漏激光成像技术在电力系统的应用
　　被称作六氟化硫或 s F 的氟化硫化合物是 一种几乎完全绝缘的材料 。这种看不见的气体是惰性的、无毒的、不可燃的，密度比空气大5倍。由于其化学和物理特性的独特结合， s F 适于数种专业用途。作为主要用途之一是作为高压电气开关包括断路器在内的一种绝缘气体。s F 泄漏激光成像系统是一台能够检测到在线的气体绝缘的变电站设备上甚至象针孑 L 大的s F 绝缘气体的泄漏。具有稳定性和耐压性的气体是一种最理想的应用于变电站设备的绝缘气体。S F 包围着容器内的断路器，由于s F 6的散热性能良好，所以断路器能快速恢复自身的绝缘强度。s F 的电弧切断能力是其它气体无可比拟的。此外，几乎所有被击穿成较小 的分子s 都可以还原到它的原状，该弧一结束时就处在稳定状态了。对绝缘气体来说这是一个非常有用的特性。 使电力公司担忧的是因环境需要必须做到减少温室气体排放物最后有可能影响s 的商业应用。几乎所有拥有 s F 绝缘设备 的电力公 司都采用一种装配有泵、 输送软管和设备做维修时储备气体的大容器、可移动重复使用的拖车。而这种方法的主要缺点是检查或修理该气体绝缘设备时仍必须停电进 行。结果是维护和检修气体绝缘设备费用仍然很高。
　　1 .2 红外热像仪成像技术在电力系统的应用
　　变压器红外在线监测系统在电力系统的推广应用是电力生产自动化、 信息化发展的必然趋势和求，它不仅能够取代人工测温，而且做到实时在线监测变压器的发热状况，防止和减少事故发生，提高变压器的安全运行水平，保 障了电网的正常供电。
　　高压设备的热故障是引起大面积停电等事故的主要诱发因素， 长期以来如何高效在线监测高压设备一直是电力系统一个有意义的课题。变压器是变电站中最重要的设备，是全站运行的中心枢纽， 其定性直接关系到整个电力网络。在变压器的运行过程中，无论是负荷过大，还是油位出现了异常，其度都会发生变化，若不及时发现将会引发变压器设备损坏等事故，直接威胁到供电安全。随着电网发展和力科技进步，变电站的自动化、 信息化水平不断提高，变电站基本上实现了无人值班或少人值守，目前常使用的红外测温仪对变电站设备的测温都是通过人工测试的手段，这些都适应不了运行管理 自动化的要求。红外在线监测系统通过对变压器各个部件的远程监控，实现部件的连续测温，便于及时发现故障患。该系统具有传统监控系统无法比拟的功能和特点，集先进的红外热成像技术、传感技术、编码技术高速DSP硬件 图像压缩、稳定可靠的计算机及网络技术于一体。
　　2数字图像识别技术
　　在数字视频监控与图像识别系统中，首先要对视频流进行实时图像截取并保存，然后进行图像预处理、图像特征提取和事件判决等 图像识别工作， 图像信息的获取是指从接收的视频流中截取视频图像信息，截取的彩色图像一般用红、绿、蓝3 基色 的8 位亮度值 ( 0 ~2 5 5 )表示 ，称 为R、G、B 值。图像预处理的目的是去除干扰、噪声及差异，将原始图像变成适于计算机进行特征提取的形式，它包括图像的变换、增强和滤波等。
　　图像变换通常是利用傅立叶变换、余弦／正弦变换、沃尔什变换、哈达码变换、小波变换等的性质和特点，将图像转换到频域或空间域中进行处理，以改善图像质量，同时还能提高运算处理速度；图像的增强主要是指利用各种数学方法和变换手段提高图像中人们感兴趣部分的清晰度，突出一幅图像中的某些信息，同时削弱另一些无用信息，包括图像灰度修正、噪声去除、图像平滑、腐蚀、锐化、图像边缘增强等。图像特征提取的作用是对视频图像信息进行整理、 分析、归纳 ，抽取能反映图像本质的特征，得到可用于判决的参量。判决或分类是指通过对特征量／参量与阈值进行计算、比较和分析，判断出图像的状态或本质，得到最终 的输出结果。
　　3电力设备的识别方法
　　电力设备 的识别分为两个步骤：先进行图像特征分析，然后进行图像识别。图像特征分析是图像识别的基础，其中最主要的图像特征包括颜色、纹理和形状 ( 轮廓 )等。对变电站中各种电力设备进行识别和分析，首先要对电力设备的特征进行提取，作为识别和分析电力设备的依据。常见的图像特征分析方法有：颜色特征分析、纹理特征分析、形状特征分析等等。在图像识别的发展过程中，逐渐出现了四类有代表性的理论和方法：统计图像识别方法、 结构图像识别方法、模糊图像识别方法和基于人工智能的识别方法。在电力设备的识别方法中，模板匹配是最常用的方法，在长期的应用中取得了多方面的成功。何谓模板匹配呢?模板就是一幅己知的小图像。模板匹配就是在一幅大图像中搜寻目标，已知该图中有要找的目标，且该目标同模板有相同的尺寸、方向和图像，通过一定的算法可以在图中找到目标，确定其坐标位置。
　　 4结论
　　本文提出了一种快速识别目标图像的二次模板匹配算法，通过实验对比得出其不仅能准确识别目标位置，并且在速度上也有不小的提高。对变压器位置的识别，不仅可以做到对 电力变压器运行状态的实时监测与故障报警，同时还能对电力变压器起到防盗预警作用，从而保证变压器安全稳定运行。电力设备的远程数字视频监控与图像识别技术的研究刚刚起步，具有广阔的应用前景。
　　参考文献
　　[ 1 ] 孙凤杰，崔维新，张晋保等．远程数字视频监控与图像识别技术在 电力系统中的应用[J ] ．电网技术，200529 ( 5 ) ：8 4 - 8 7 ．
　　[ 2 ]朱秀昌．数字图像处理与图像通信[ M】．北京：北京邮电大学出版社，2002 ．

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