谷localmin与波峰peak相比较，两个波峰peak(i)和peak(i+1)间的最小波 谷为minlow(i)，最大波谷为minhi曲（i)。
[0052]C、计算灰度值minhigh(i)和minlow(i)之间的像素点个数npix，当大于0.01倍原 始图像像素点个数，且满足l〇calmin(i)-localmin(i-l)〉md或吨ix(i)>吨ix(i-l)时，选为 备选初始中屯、点；
[0053] d、取直方图波峰中的最大值，即选用像素点个数最多的灰度值作为VI;
[0054] e、根据分类数η选取其他初始中屯、，若备选初始中屯、点的个数小于分类数η，则根 据少的数量依次添加255、127、0;若备选初始中屯、点的个数大于η，统计灰度值为的 像素个数，取最大的η-1个灰度作为其他中屯、点；
[005引f、将筛选后中屯、点进行从小到大排序，得图像分割的初始中屯、V=[viΛvn]。
[0056] 最后，采用K-means聚类方法对灰度图进行分割：
[0057] a、计算映射图的灰度值分布，即0-255每个灰度的像素点占图像像素总数的比值 hisp;
[005引b、计算每个像素点与初始聚类中屯、V=[V 1ΛV η]的隶属值
当某个像素点和聚类中屯、一样时隶属值u=l;
[0059] C、重复步骤Γ、步骤2'，直到式(4)所示目标函数的值小于设置值ε:
[0060] Γ根据式(5)用当前的聚类中屯、更新隶属值；
[0061] 2'根据式(6)用当前的聚类中屯、和隶属值更新各聚类中屯、。
[006引其中，i=i=l，2,…，nhisp，nhisp为hisp中元素的个数。
[0066] d、根据如步骤Γ、步骤2'所示的迭代停止时的聚类中屯、，W每个像素点对各中屯、 的最大隶属值进行分类，得到分割图像。
[0067] (3)、确定等溫线数量m并根据所述分割图像、等溫线数量m、映射图各像素点的灰 度值及溫度值，绘制出m条等溫线，并对所述映射图的背景像素及相邻等溫线间的区域进行 填充，得到所述红外图像的等溫线图，具体包括如下步骤：
[0068]A、根据公式m= 2。计算得到等溫线数量m;
[0069]B、根据公式
计算所述分割图像的灰度间隔，根据公式
计算所述分割图像的溫度间隔，其中，graymax为所述分割图像的最高灰度 值，graymin为所述分割图像的最低灰度值；
[0070] C、将最低灰度值graymin的溫度作为初始溫度，找出所有灰度范围在graymin~ (graymin+Δgray)之间的像素点，使用最近邻插补规则将灰度为graymin~（graymin+ (m-1)Δ gray)的像素点平滑连接，绘制出第m条等溫线，在该等溫线上标注该区域的最低溫度值Tmin + (m-l)ΔΤ；
[0071 ]D、将所有背景像素填充为白色；
[0072]E、将相邻等灰度线间的区域W渐进RGB色彩中的红色进行填充，正红色[255 0 0] 至黑色[0 0 0]表示溫度由低到高，其余溫度由低到高的填充颜色为
[0073]
[0074] (4)、根据所述等溫线图，将溫度值高于预先设置的正常最高溫度值的溫度区间判 定为故障区域，根据所述故障区域可得到电力设备的故障中屯、位置W及故障处的精确溫 度；
[0075] 计算所述等溫线图中每个溫度区间像素点个数占整幅图像总像素点个数的比重， 作为每个溫度区间的面积，将每个溫度区间的面积相加，得到总面积;计算故障区域面积与 总面积的比值，根据所述比值及故障区域最高溫度对电力设备的故障等级进行判定，比值 越大、故障区域最局溫度越局，故障等级越局。
[0076] W上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，故不能从此限定本发明实施的范围，即 依本发明申请专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明专利涵盖的 范围内。
【主权项】
1. 一种基于等温线绘制的电力设备故障检测方法，其特征在于:包括如下步骤： (1)、获取电力设备的红外图像，将所述红外图像灰度化，获得灰度图，结合温度场模型 计算灰度图各像素点的温度值，将各像素点的温度值向灰度值进行映射，得到映射图； (2 )、对所述映射图进行分割，得到分割图像； (3) 、确定等温线数量m并根据所述分割图像、等温线数量m、映射图各像素点的灰度值 及温度值，绘制出m条等温线，并对所述映射图的背景像素及相邻等温线间的区域进行填 充，得到所述红外图像的等温线图； (4) 、根据所述等温线图，将温度值高于预先设置的正常最高温度值的温度区间判定为 故障区域，计算故障区域面积与等温线图中每个温度区间的面积之和的比值，根据所述比 值及故障区域最高温度对电力设备的故障等级进行判定。2. 根据权利要求1所述的一种基于等温线绘制的电力设备故障检测方法，其特征在于： 所述温度场模型的输入量包括红外图像灰度值、电力设备的辐射率、反射表观温度、电力设 备与热像仪之间的距离、相对湿度、大气温度。3. 根据权利要求1所述的一种基于等温线绘制的电力设备故障检测方法，其特征在于： 所述步骤(2)包括以下步骤： A、 根据式(1)确定所述图像分割的分类数η:其中，gradmax表示所述映射图的梯度的最大值； B、 获得映射图的灰度直方图，对所述灰度直方图进行平滑滤波后得到灰度分布矩阵H， 根据矩阵Η计算所述灰度直方图的所有波峰、波谷，再结合所述波峰、波谷以及分类数n，确 定聚类分割的初始中心V=[vi Λ vn]; C、 根据分类数η及初始中心V，采用K-means聚类方法对灰度图进行分割，得到分割图 像。4. 根据权利要求1或3所述的一种基于等温线绘制的电力设备故障检测方法，其特征在 于:所述步骤(3)包括以下步骤： A、 根据公式m=2n计算得到等温线数量m，n为分类数； B、 根据公式计算所述分割图像的灰度间隔，根据公式计算所述分割图像的温度间隔，其中，graymax为所述分割图像的最高灰度 值，graymin为所述分割图像的最低灰度值； C、 将最低灰度值graymin的温度作为初始温度，找出所有灰度范围在graymin~(graymin+ Δ gray)之间的像素点，使用最近邻插补规则将灰度为graymin~（graymin+(m-l) Δ gray)的 像素点平滑连接，绘制出第m条等温线，在该等温线上标注该区域的最低温度值Tmin+(m-l) ΔΤ； D、 将所有背景像素填充为白色； E、将相邻等灰度线间的区域以渐进RGB色彩中的红色进行填充，正红色[255 Ο 0]至黑 色[0 0 0]表示温度由低到高，其余温度由低到高的填充颜色为5. 根据权利要求1所述的一种基于等温线绘制的电力设备故障检测方法，其特征在于： 所述的温度区间的面积为温度区间像素点个数占整幅图像素点个数的比重。6. 根据权利要求1所述的一种基于等温线绘制的电力设备故障检测方法，其特征在于： 根据所述故障区域可得到电力设备的故障中心位置以及故障处的精确温度。
【专利摘要】一种基于等温线绘制的电力设备故障检测方法，结合温度场模型对电力设备的红外图像进行灰度化、获取温度值向灰度值映射的映射图、对映射图进行分割、根据分割图像、等温线数量、映射图各像素点的灰度值及温度值，绘制出红外图像的等温线图，根据等温线图判断电力设备故障区域、故障区域的最高温度、故障等级，本发明能够自动、直观、快速、准确地判断出电力设备的故障位置，得到故障的面积以及故障处的精确温度，且本方法无需直接接触电力设备，可有效降低电网运行成本、工作人员的劳动强度及安全隐患。
【IPC分类】G01R31/02, G01J5/00
【公开号】CN105445607
【申请号】CN201510811592
【发明人】王门鸿, 郭建钊, 杨文陵, 陈国伟, 郑云海, 龚建新, 王毅腾, 叶勃红, 陈瑞章
【申请人】国网福建省电力有限公司泉州供电公司, 泉州亿兴电力有限公司
【公开日】2016年3月30日
【申请日】2015年11月20日