专利名称：故障定位方法与系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及自动化检测技术领域，特别是涉及一种故障定位方法与系统。
背景技术：
由于红外检测技术具有不接触、不停运、不取样、不解体的优点，其应用正在飞速发展和壮大。在变电站等场景，对设备进行故障定位，传统的做法是工作人员手持红外探测器亲临现�。ü焱馓讲馄鞑獾玫奈露扰卸铣鱿止收系纳璞讣案蒙璞傅木咛骞收喜课�。这种方法不仅耗费人力成本，而且故障检测结果是否准确依赖于工作人员的经验。
发明内容
基于上述情况，本发明提出了一种故障定位方法与系统，以减少人的参与，快速准 确地实现故障定位。一种故障定位方法，包括步骤读入红外图像和可见光图像；对红外图像和可见光图像进行配准；检查红外图像上的温度异常点，按照配准结果，从可见光图像上找出与温度异常点对应的位置，确定被测物的故障部位，对红外图像与可见光图像进行配准的过程如下对红外图像和可见光图像进行基于灰度冗余的图像增强处理；用SIFT算子分别检测红外图像和可见光图像的特征点，并确定这些特征点的128维描述子；取红外图像中的关键点，找出其与可见光图像中欧氏距离最近的前两个关键点，在这两个关键点中，如果最近欧氏距离与次近欧氏距离之比小于预定阈值，则将红外图像上的关键点与可见光图像中最近欧氏距离关键点作为一对匹配点，得到红外图像和可见光图像的匹配点对集；通过随机抽样一致性算法，去除红外图像和可见光图像的匹配点对集中的误匹配点对；去除误匹配点对后的匹配点对集中的匹配点对，如果大于等于预定对数，采用最小二乘法求红外图像与可见光图像的仿射变换参数，如果小于预定对数，采用标定仿射变换参数作为此时的仿射变换参数。一种故障定位系统，包括图像读入�？椋糜诙寥牒焱馔枷窈涂杉馔枷瘢煌枷衽渥寄？椋糜诙院焱馔枷窈涂杉馔枷窠信渥迹还收隙ㄎ荒？椋糜诩觳楹焱馔枷裆系奈露纫斐５悖凑张渥冀峁涌杉馔枷裆险页鲇胛露纫斐５愣杂Φ奈恢茫范ū徊馕锏墓收喜课唬鐾枷衽渥寄？榘�
图像预处理模块，用于对红外图像和可见光图像进行基于灰度冗余的图像增强处理；特征点检测�？椋糜诓捎肧IFT算子分别检测红外图像和可见光图像的特征点，并确定这些特征点的128维描述子；特征点匹配�？椋糜谌『焱馔枷裰械墓丶悖页銎溆肟杉馔枷裰信肥暇嗬胱罱那傲礁龉丶悖谡饬礁龉丶阒校绻罱肥暇嗬胗氪谓肥暇嗬胫刃∮谠ざㄣ兄担蚪焱馔枷裆系墓丶阌肟杉馔枷裰凶罱肥暇嗬牍丶阕魑欢云ヅ涞悖玫胶焱馔枷窈涂杉馔枷竦钠ヅ涞愣约晃笃ヅ淙コ？椋糜谕ü婊檠恢滦运惴ǎコ焱馔枷窈涂杉馔枷竦钠ヅ涞愣约械奈笃ヅ涞愣裕环律浔浠徊问蠼饽？椋糜谌コ笃ヅ涞愣院蟮钠ヅ涞愣约械钠ヅ涞愣裕绻笥诘扔谠ざǘ允捎米钚《朔ㄇ蠛焱馔枷裼肟杉馔枷竦姆律浔浠徊问绻∮谠ざǘ允捎帽甓ǚ律浔浠徊问魑耸钡姆律浔浠徊问１痉⒚鞴收隙ㄎ环椒ㄓ胂低常院焱馔枷窈涂杉馔枷窠信渥迹痹诤焱馔枷裆戏⑾治露纫斐５愫螅菖渥冀峁诳杉馔枷裆险业蕉杂ξ恢茫纯傻弥收纤羯璞讣霸诟蒙璞傅木咛宀课�。如此，只要能够获得红外图像和可见光图像，即可实现故障定位，而红外图像和可见光图像分别通过红外探测器和摄像头即可远程获�。扌柘殖〔杉∪チ舜罅康娜肆ξ锪Γ夜收隙ㄎ坏恼龉炭勺远迪郑啾热斯げ斡氲姆绞剑岣吡斯收隙ㄎ坏男屎妥既沸�。
图I为本发明故障定位方法的流程示意图；图2为本发明故障定位方法中红外图像与可见光图像配准的流程示意图；图3为本发明故障定位系统的结构示意图。
具体实施例方式本发明在对红外图像与可见光图像进行配准的基础上，在可见光图像上指定一点，可以通过红外图像得知其温度，在红外图像上指定一点，也可以在可将光图像上找到对应的位置，如此，可进行双向测温和故障定位。另外，本发明还对影响红外图像温度的被测物发射率、环境温度及被测物与红外探测器的距离进行了修正，以提高红外图像温度的准确性。下面结合附图与实施例详细解释本发明。本发明故障定位方法，如图I所示，包括步骤步骤SI、读入红外图像和可见光图像；步骤S2、对红外图像和可见光图像进行配准；步骤S3、检查红外图像上的温度异常点，按照配准结果，从可见光图像上找出与温度异常点对应的位置，确定被测物的故障部位， 如图2所示，对红外图像与可见光图像进行配准的过程如下步骤S21、对红外图像和可见光图像进行基于灰度冗余的图像增强处理；步骤S22、用 SIFT (Scale-invariant Feature Transform,尺度不变特征转换)算子分别检测红外图像和可见光图像的特征点，并确定这些特征点的128维描述子；步骤S23、以欧氏距离为相似性度量对红外图像和可见光图像的特征描述子进行匹配。具体地，取红外图像中的关键点，找出其与可见光图像中欧氏距离最近的前两个关键点，在这两个关键点中，如果最近欧氏距离与次近欧氏距离之比小于预定阈值，则将红外图像上的关键点与可见光图像中最近欧氏距离关键点作为一对匹配点，得到红外图像和可见光图像的匹配点对集；步骤S24、通过随机抽样一致性算法，去除红外图像和可见光图像的匹配点对集中的误匹配点对；步骤S25、最小二乘法求仿射系数。具体地，去除误匹配点对后的匹配点对集中的匹配点对，如果大于等于预定对数，采用最小二乘法求红外图像与可见光图像的仿射变换参数，如果小于预定对数，采用标定仿射变换参数作为此时的仿射变换参数。作为一个优选的实施例，还对影响红外图像上红外温度的被测物发射率、环境温 度及被测物与红外探测器的距离进行修正，使红外温度更精确，被测物发射率的修正方法根据被测物的材质调整发射率；环境温度的修正方法黑体标定时，先设环境温度为定值，改变黑体温度，建立黑体温度温差与红外图像热值的关系，再设黑体温度为定值，改变环境温度，建立环境温度温差与红外图像热值的关系;从红外探测器获取红外图像热值与当前环境温度，根据当前环境温度与黑体标定时环境温度的差值，通过环境温度温差与红外图像热值的关系，计算红外图像热值的补偿值；将从红外探测器获取的红外图像热值加上红外图像热值的补偿值，得到环境温度修正后的红外图像温度，被测物与红外探测器的距离的修正方法设黑体温度为定值，改变被测物与红外探测器的距离，建立被测物与红外探测器的距离与红外图像热值的关系。作为一个优选的实施例，还可以从可见光图像上指定一点，按照配准结果，从可见光图像上找到与指定点对应位置的温度数据。读入红外图像后，获取热值，根据测温原理，首先设定一种具有最大辐射功率的物体模型-黑体(指在任何温度下能够吸收任意波长入射辐射的物体，反射率和透射率均为0，吸收率为1)，构建温度热值测温标准曲线，然后进行环境，距离和发射率的测温精度修正，最后输出测得温度。上述方案中，测温原理如下所述由普朗克公式(公式I )，一个绝对温度为T(K)的黑体，单位表面积在波长λ^λ2
范围内向整个半球空间发射的辐射度为
/11M(T)= fc,r5[exp( CJλΤ)-\γι λ(I)
Λ2其中，C1-第一辐射常数，C1 = 3. 7415 X IO8W · πΓ2 · μ m4C2-第二辐射常数，C2 = I. 43879 XlO4Um · K
探测器实际测定中，λ 1=8 μ m, λ2=14μπι。通过上式的辐射原理，红外探测器接收到电气设备发射的红外辐射功率，并转成电信号，其相应的输出信号电压
权利要求
1.ー种故障定位方法，其特征在于，包括步骤 读入红外图像和可见光图像； 对红外图像和可见光图像进行配准； 检查红外图像上的温度异常点，按照配准結果，从可见光图像上找出与温度异常点对应的位置，确定被测物的故障部位， 对红外图像与可见光图像进行配准的过程如下 对红外图像和可见光图像进行基于灰度冗余的图像增强处理； 用SIFT算子分别检测红外图像和可见光图像的特征点，并确定这些特征点的128维描述子； 取红外图像中的关键点，找出其与可见光图像中欧氏距离最近的前两个关键点，在这两个关键点中，如果最近欧氏距离与次近欧氏距离之比小于预定阈值，则将红外图像上的关键点与可见光图像中最近欧氏距离关键点作为ー对匹配点，得到红外图像和可见光图像的匹配点对集； 通过随机抽样一致性算法，去除红外图像和可见光图像的匹配点对集中的误匹配点对； 去除误匹配点对后的匹配点对集中的匹配点对，如果大于等于预定对数，采用最小ニ乘法求红外图像与可见光图像的仿射变换參数，如果小于预定对数，采用标定仿射变换參数作为此时的仿射变换參数。
2.根据权利要求I所述的故障定位方法，其特征在于，还对影响红外图像上红外温度的被测物发射率、环境温度及被测物与红外探測器的距离进行修正，使红外温度更精确，所述步骤读入红外图像中读入的为经过被测物发射率修正、环境温度修正和被测物与红外探测器的距离修正的红外图像， 被测物发射率的修正方法根据被测物的材质调整发射率； 环境温度的修正方法黑体标定时，先设环境温度为定值，改变黑体温度，建立黑体温度温差与红外图像热值的关系，再设黑体温度为定值，改变环境温度，建立环境温度温差与红外图像热值的关系；从红外探测器获取红外图像热值与当前环境温度，根据当前环境温度与黑体标定时环境温度的差值，通过环境温度温差与红外图像热值的关系，计算红外图像热值的补偿值；将从红外探测器获取的红外图像热值加上红外图像热值的补偿值，得到环境温度修正后的红外图像温度， 被测物与红外探测器的距离的修正方法 设黑体温度为定值，改变被测物与红外探測器的距离，建立被测物与红外探測器的距离与红外图像热值的关系。
3.根据权利要求I或2所述的故障定位方法，其特征在于，还包括步骤从可见光图像上指定一点，按照配准結果，从可见光图像上找到与指定点对应位置的温度数据。
4.ー种故障定位系统，其特征在于，包括 图像读入模块，用于读入红外图像和可见光图像； 图像配准�？椋糜诙院焱馔枷窈涂杉馔枷窠信渥迹� 故障定位�？椋糜诩觳楹焱馔枷裆系奈露纫斐５悖凑张渥冀峁涌杉馔枷裆险页鲇胛露纫斐５愣杂Φ奈恢茫范ū徊馕锏墓收喜课唬� 所述图像配准�？榘� 图像预处理�？椋糜诙院焱馔枷窈涂杉馔枷窠谢诨叶热哂嗟耐枷裨銮看恚惶卣鞯慵觳饽？椋糜诓捎肧IFT算子分别检测红外图像和可见光图像的特征点，并确定这些特征点的128维描述子； 特征点匹配�？椋糜谌『焱馔枷裰械墓丶悖页銎溆肟杉馔枷裰信肥暇嗬胱罱那傲礁龉丶悖谡饬礁龉丶阒校绻罱肥暇嗬胗氪谓肥暇嗬胫刃∮谠ざㄣ兄担蚪焱馔枷裆系墓丶阌肟杉馔枷裰凶罱肥暇嗬牍丶阕魑`对匹配点，得到红外图像和可见光图像的匹配点对集； 误匹配去除�？椋糜谕ü婊檠恢滦运惴ǎコ焱馔枷窈涂杉馔枷竦钠ヅ涞愣约械奈笃ヅ涞愣裕� 仿射变换參数求解�？椋糜谌コ笃ヅ涞愣院蟮钠ヅ涞愣约械钠ヅ涞愣裕绻笥诘扔谠ざǘ允捎米钚《䜩\法求红外图像与可见光图像的仿射变换參数，如果小于预定对数，采用标定仿射变换參数作为此时的仿射变换參数。
5.根据权利要求4所述的故障定位系统，其特征在于，还包括 发射率修正�？�,用于根据被测物的材质调整发射率； 环境温度修正�？榘� 关系建立�？椋糜谠诤谔灞甓ㄊ保壬杌肪澄露任ㄖ担谋浜谔逦露龋⒑谔逦露任虏钣牒焱馔枷袢戎档墓叵担偕韬谔逦露任ㄖ担谋浠肪澄露龋⒒肪澄露任虏钣牒焱馔枷袢戎档墓叵担� 热值补偿计算�？椋糜诖雍焱馓讲馄骰袢『焱馔枷袢戎涤氲鼻盎肪澄露龋莸鼻盎肪澄露扔牒谔灞甓ㄊ被肪澄露鹊牟钪担ü肪澄露任虏钣牒焱馔枷袢戎档墓叵担扑愫焱馔枷袢戎档牟钩ブ担� 温度修正�？椋糜诮雍焱馓讲馄骰袢〉暮焱馔枷袢戎导由虾焱馔枷袢戎档牟钩ブ担玫交肪澄露刃拚蟮暮焱馔枷裎露龋� 距离修正�？椋糜谏韬谔逦露任ㄖ担谋浔徊馕镉牒焱馓綔y器的距离，建立被测物与红外探測器的距离与红外图像热值的关系， 所述图像配准�？楹退龉收隙ㄎ荒？樗淼暮焱馔枷裎龇⑸渎市拚？�、环境温度修正�？楹途嗬胄拚？樾拚蟮暮焱馔枷�。
6.根据权利要求4或5所述的故障定位系统，其特征在于，还包括指定位置温度获取�？椋糜诖涌杉馔枷裆现付ㄒ坏悖凑张渥冀Y果，从可见光图像上找到与指定点对应位置的温度数据。
全文摘要
本发明公开了一种故障定位方法与系统，对红外图像和可见光图像进行配准，当在红外图像上发现温度异常点后，根据配准结果，在可见光图像上找到对应位置，即可得知故障所属设备及在该设备的具体部位。如此，只要能够获得红外图像和可见光图像，即可实现故障定位，而红外图像和可见光图像分别通过红外探测器和摄像头即可远程获�。扌柘殖〔杉∪チ舜罅康娜肆ξ锪Γ夜收隙ㄎ坏恼龉炭勺远迪郑啾热斯げ斡氲姆绞剑岣吡斯收隙ㄎ坏男屎妥既沸浴�
文档编号G01J5/02GK102661799SQ20121015274
公开日2012年9月12日 申请日期2012年5月16日 优先权日2012年5月16日
发明者丘冠新, 吴忠山, 张连杰, 方义治, 李寒, 王库, 谭喆, 郭小凯, 高春河, 黄培专 申请人:北京兴汇同维电力科技有限公司, 广东电网公司珠海供电局
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