一种红外全景监测系统及监测方法与流程

本发明涉及电力设备监测技术领域，尤其涉及一种红外全景监测系统及监测方法。

背景技术：

在生活中时常发生停电事故，而在众多的停电事故中，电力设备局部过热引起的故障时有发生，为防止故障时常发生，需要对电力设备温度进行监测管理。为减少停电预防性试验的时间和次数，且在运行中及时发现电力设备发热缺陷，提高供电可靠性，国外在上个世纪80年代就开始研究红外测温技术在电力系统的应用，但限于当时红外探测器件的水平，红外测温技术在电力系统的应用基本被搁浅。

近年来，随着大面阵红外焦平面技术的发展，国内外很多电力系统均配备了红外热像仪，通过对红外热像仪的检测能够测量电力设备的温度。由于红外热像仪只能通过人工方式对电力设备进行逐点温度测量，操作冗长，且测量数据存储在测温仪的存储卡里，需要将测量数据导出后判断电力设备的工作状况，测量温度的当时仅能依靠人为判断电力设备的工作状况。由于红外热像仪只能通过人工方式对电力设备进行逐点温度测量，因而对于同一电力设备前后两次的巡检之间具有一定的时间空隙，而此时间空隙内的监测则是完全真空的，不能实现电力设备的全天候实时监测，因而采用红外热像仪进行温度检测具有很大局限性。

技术实现要素：

本发明提供一种红外全景监测系统及监测方法，以解决采用红外热像仪不能全天候实时监测电力设备温度的问题。

本发明提供一种红外全景监测方法，所述方法包括：

将拍摄的红外图像发送至图像预处理模块，用于图像温度校准和实时全景拼接，得到均匀化红外图像和温度显示指示条；

将所述红外图像、所述均匀化红外图像和所述温度显示指示条发送至图像特征提取模块；

所述图像特征提取模块提取所述均匀化红外图像的图像典型特征，所述图像典型特征包括温度分布；

图像分类模块对已提取所述图像典型特征的所述均匀化红外图像和所述红外图像分别添加备注文件，用于将所述均匀化红外图像和所述红外图像进行分类；

图像输出模块对分类后的所述均匀化红外图像和所述红外图像进行保存或发送至图像特征数据库；

调用、查询、更改或复制所述图像特征数据库中的文件，用于红外全景监测电力设备。

优选地，所述图像特征提取模块提取所述均匀化红外图像的图像典型特征包括：

所述图像特征提取模块根据所述温度显示指示条的指示提取所述均匀化红外图像的图像典型特征。

优选地，所述图像分类模块对已提取所述图像典型特征的所述均匀化红外图像和所述红外图像分别添加备注文件包括：

所述图像分类模块对已提取所述图像典型特征的所述均匀化红外图像和所述红外图像分别添加包括基本信息、设备属性、拍摄参数和特征名称的备注文件。

优选地，所述基本信息包括所述红外图像的拍摄时间、拍摄地点和/或试验人员；所述设备属性包括电力设备的生产厂商、设备型号、投运时间、检修记录和/或电压等级。

优选地，调用、查询、更改或复制所述图像特征数据库中的文件，用于红外全景监测电力设备包括：

验证用户权限；

根据所述用户权限调用、查询和/或更改所述图像特征数据库中的文件；

根据所述文件红外全景监测电力设备。

优选地，所述验证用户权限包括使用指纹或密码进行验证。

优选地，根据所述用户权限调用、查询、更改或复制所述图像特征数据库中的文件包括：

选取查询条件；

所述图像特征数据库根据所述查询条件以PDF格式显示查询结果；

将所述查询结果导出，生成不可更改和删除的系统日志。

优选地，根据所述用户权限调用、查询、更改或复制所述图像特征数据库中的文件包括：

选取查询条件；

所述图像特征数据库根据所述查询条件调用所述图像特征数据库中的文件；

二次验证用户权限，对所述文件进行修改、删除和用户权限设置的维护，所述二次验证为指纹或密码验证；

判断所述维护是否在48小时内得到批准；

若得到批准，则生成不可更改和删除的系统日志；

若未得到批准，则所述维护不成立。

优选地，根据所述用户权限调用、查询、更改或复制所述图像特征数据库中的文件包括：

选取查询条件；

调用所述图像特征数据库中的文件；

二次验证用户权限，复制所述文件，将复制后的所述文件指定位置保存，所述二次验证为指纹验证；

对指定位置保存后的所述文件设定用户权限；

生成不可更改和删除的系统日志。

本发明提供一种红外全景监测系统，所述系统包括相互调用的拼接处理系统和图像特征数据库，其中，

所述拼接处理系统包括依次相连接的图像录入模块、图像预处理模块、图像特征提取模块、图像分类模块和图像输出模块；

所述图像特征数据库包括保密模块、条件查询模块、维护模块、添加模块和复制模块，所述保密模块分别与所述条件查询模块、所述维护模块、所述添加模块和所述复制模块相连接。

本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本发明提供一种红外全景监测方法，所述方法包括：将拍摄的红外图像发送至图像预处理模块，用于图像温度校准和实时全景拼接，得到均匀化红外图像和温度显示指示条；将所述红外图像、所述均匀化红外图像和所述温度显示指示条发送至图像特征提取模块；所述图像特征提取模块提取所述均匀化红外图像的图像典型特征，所述图像典型特征包括温度分布；图像分类模块对已提取所述图像典型特征的所述均匀化红外图像添加备注文件，用于将所述均匀化红外图像进行分类；图像输出模块对分类后的所述均匀化红外图像进行保存或发送至图像特征数据库；调用、查询和/或更改所述图像特征数据库中的文件，用于红外全景监测电力设备。本发明提供的红外全景监测方法通过图像预处理模块对红外图像进行预处理，得到均匀化红外图像和温度显示指示条；图像特征提取模块对均匀化红外图像进行图像典型特征提取，用以对均匀化红外图像进行分类，分类时对每个均匀化红外图像添加备注文件，以便于后期调用；分类后的均匀化红外图像进行保存或发送至图像特征数据库进行集中保存；保存至图像特征数据库中的图像能够被调用，进而对所选取的目标图像进行调用、查询和/或更改。

本发明提供一种红外全景监测系统，所述系统包括相互调用的拼接处理系统和图像特征数据库，其中，所述拼接处理系统包括依次相连接的图像录入模块、图像预处理模块、图像特征提取模块、图像分类模块和图像输出模块；所述图像特征数据库包括保密模块、条件查询模块、维护模块、添加模块和复制模块，所述保密模块分别与所述条件查询模块、所述维护模块、所述添加模块和所述复制模块相连接。本发明提供一种红外全景监测系统能够高效完成大量红外图像数据温度校准和拼接处理，提取出红外图像的高品质特征，具有较高的保密性；用户能够根据图像特征数据库对红外数字图像进行自动比，进而得出诊断建议，从而实现电力现场设备的全天候实时监测。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的第一种红外全景监测方法流程示意图；

图2为本发明实施例提供的第二种红外全景监测方法流程示意图；

图3为本发明实施例提供的第三种红外全景监测方法流程示意图；

图4为本发明实施例提供的第四种红外全景监测方法流程示意图；

图5为本发明实施例提供的红外全景监测系统结构图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。

请参考附图1，附图1示出了本发明实施例提供的第一种红外全景监测方法流程示意图。由附图1可知，本实施例提供的方法包括：

S101：将拍摄的红外图像发送至图像预处理模块，用于图像温度校准和实时全景拼接，得到均匀化红外图像和温度显示指示条；

红外图像可以通过电动可聚焦式红外镜头、红外热像仪、红外相机或热成像夜视仪等进行拍摄，具有外部接口的图像录入模块接收拍摄的红外图像，并将红外图像保存后发送至图像预处理模块。图像预处理模块对接收到的红外图像进行图像温度校准和实时全景拼接，从而得到均匀化红外图像；通过图像预处理模块内的算法能够将温度指示条添加到各均匀化红外图像的右侧，形成温度显示指示条，温度显示指示条上不同的温度对应不同的颜色，从而便于对照温度。

图像温度校准的过称为：首先记录测试场所的环境温度、环境湿度、Fluke 4181黑体的辐射率；将Fluke 4181标准黑体设置为一固定温度，并等待其温度值稳定；架设旋转式红外摄像机系统，测量Fluke 4181标准黑体距离旋转式红外摄像机系统的位置；通过红外摄像机系统软件读取测量值；将测量值和Fluke 4181标准黑体设定温度记录表格中，同时记录环境温度、环境湿度、Fluke 4181黑体的辐射率等参数；按照0.5米间隔移动Fluke 4181标准黑体，重复上述测量及数据记录；同时针对不同环境温度、环境湿度重复上述试验，并记录数据；对数据进行处理分析，验证校准算法的有效性。

实时全景拼接的过称为：将从真实世界中拍摄的一组照片以一定方式投影到统一的空间面上，如立方体、圆体和球体表面等，这组照片就具有统一的参数空间坐标；在这个统一的空间对相邻图像进行比较，以确定可匹配的区域位置；将图像重叠区域进行融合处理，拼接成全景图。

当然，图像温度校准和实时全景拼接也可以采用其它方式实现，并不局限于上述一种实施方式。

S102：将所述红外图像、所述均匀化红外图像和所述温度显示指示条发送至图像特征提取模块；

S103：所述图像特征提取模块提取所述均匀化红外图像的图像典型特征，所述图像典型特征包括温度分布；

红外图像有黑白色，也有彩色。当红外图像为黑白色时，一般用白色表示高温，黑色表示低温，但是实际物体的颜色可能正好相反，比如黑色物体吸热好，温度高，用红外摄影图片看就会是黑色物体显示白色。同样的，当红外图像为彩色时，一般用红黄等暖色表示高温，用蓝绿等冷色表示低温，而实际上黑色物体吸热好，如果温度高，在彩色图像上就可能趋于红或黄。由于均匀化红外图像侧边的温度显示指示条能够根据温度的不同显示的不同颜色，因而能够清楚地观察到均匀化红外图像上的高温图像分布，进而提取出均匀化红外图像的温度分布。

S104：图像分类模块对已提取所述图像典型特征的所述均匀化红外图像添加备注文件，用于将所述均匀化红外图像进行分类；

图像特征提取模块将已提取出图像典型特征的均匀化红外图像和红外图像发送至图像分类模块。图像分类模块对每一个均匀化红外图像和红外图像分别添加包括基本信息、设备属性、拍摄参数和特征名称的备注文件，以便于后期调用均匀化红外图像和红外图像。在备注文件中，基本信息包括红外图像的拍摄时间、拍摄地点和/或试验人员；设备属性包括电力设备的生产厂商、设备型号、投运时间、检修记录和/或电压等级。图像分类模块根据备注文件将均匀化红外图像和红外图像按照拍摄时间、拍摄地点、生产厂商或设备型号等的类别进行分类，并将分类后的均匀化红外图像和红外图像发送至图像输出模块。

S105：图像输出模块对分类后的所述均匀化红外图像和所述红外图像进行保存或发送至图像特征数据库；

图像输出模块接收到分类后的均匀化红外图像和红外图像后以JPG格式导出并保存在用户自定义的保存位置或是通过专用接口直接发送至图像特征数据库。

S106：调用、查询、更改或复制所述图像特征数据库中的文件，用于红外全景监测电力设备。

在调用、查询、更改或复制图像特征数据库中的文件时，该文件包括均匀化红外图像和红外图像及其相关信息。首先要验证用户权限。用户权限根据使用者的不同划分为三个等级。第一等级为现场用户，该等级用户可以采用密码或者指纹进行验证，验证通过后，通过条件查询模块调用、查询图像特征数据库中的文件。第二等级为技术人员，该等级用户可以采用密码或者指纹进行验证，验证通过后，不仅可以通过条件查询模块调用、查询图像特征数据库中的文件，而且还可以通过维护模块和添加模块对图像特征数据库中的文件进行维护和更改。第三等级为红外图像特征数据库所有方，该等级用户为最高权限用户，必须且仅允许以指纹进行验证，验证通过后，可以任意调用、查询、更改或复制图像特征数据库中的所有文件，进而便于全天候监测电力设备。

请参考附图2，附图2示出了本发明实施例提供的第二种红外全景监测方法流程示意图。由附图2可知，本实施例提供的方法包括：

S201：将拍摄的红外图像发送至图像预处理模块，用于图像温度校准和实时全景拼接，得到均匀化红外图像和温度显示指示条；

S202：将所述红外图像、所述均匀化红外图像和所述温度显示指示条发送至图像特征提取模块；

S203：所述图像特征提取模块提取所述均匀化红外图像的图像典型特征，所述图像典型特征包括温度分布；

S204：图像分类模块对已提取所述图像典型特征的所述均匀化红外图像添加备注文件，用于将所述均匀化红外图像进行分类；

S205：图像输出模块对分类后的所述均匀化红外图像和所述红外图像进行保存或发送至图像特征数据库；

S206：验证用户权限，选取查询条件；

用户对保存在图像特征数据库中的文件调用时，首先在保密模块通过指纹或密码进行用户权限验证，验证通过后，选取所要查询的图像拍摄日期、拍摄地点、检测对象类型或特征名称等的信息进行检索。

S207：所述图像特征数据库根据所述查询条件以PDF格式显示查询结果；

图像特征数据库根据检索条件自动进行查询，得到一类检索数据，进一步细化检索条件后，得到更加准确的检索数据。图像特征数据库在用户需要时仅允许以PDF格式导出供用户查看。

S208：将所述查询结果导出，生成不可更改和删除的系统日志。

用户将查询结果导出后，条件查询模块将自动生成包括查询条件、查询结果、查询时间和用户账号等信息的不可更改和删除的系统日志。

请参考附图3，附图3示出了本发明实施例提供的第三种红外全景监测方法流程示意图。由附图3可知，本实施例提供的方法包括：

S301：将拍摄的红外图像发送至图像预处理模块，用于图像温度校准和实时全景拼接，得到均匀化红外图像和温度显示指示条；

S302：将所述红外图像、所述均匀化红外图像和所述温度显示指示条发送至图像特征提取模块；

S303：所述图像特征提取模块提取所述均匀化红外图像的图像典型特征，所述图像典型特征包括温度分布；

S304：图像分类模块对已提取所述图像典型特征的所述均匀化红外图像添加备注文件，用于将所述均匀化红外图像进行分类；

S305：图像输出模块对分类后的所述均匀化红外图像和所述红外图像进行保存或发送至图像特征数据库；

S306：验证用户权限，选取查询条件；

用户对保存在图像特征数据库中的文件调用时，首先在保密模块通过指纹或密码进行用户权限验证，验证通过后，选取所要查询的图像拍摄日期、拍摄地点、检测对象类型或特征名称等的信息进行检索。

S307：所述图像特征数据库根据所述查询条件调用所述图像特征数据库中的文件；

S308：二次验证用户权限，对所述文件进行修改、删除和用户权限设置的维护，所述二次验证为指纹或密码验证；

对调用的图像特征数据库中的文件进行基本设置，还可以对除最高权限管理者之外的用户权限进行修改和添加；进一步，还能够对图像特征数据库中的均匀化红外图像和原始的红外图像及其相应的备注文件进行删除和修改等的维护。上述维护和添加前需要对用户进行二次验证，二次验证通过指纹或密码进行。

S309：判断所述维护是否在48小时内得到批准；

出于保密要求，所有的修改、添加和删除都需要最高权限管理者在48小时内进行批准。

S310：若得到批准，则生成不可更改和删除的系统日志；

若在48小时内得到最高权限管理者的批准，则维护模块将自动生成包括添加时间、添加对象及其数量、维护时间、维护对象、维护的具体操作步骤、执行用户、维护成功时间、添加成功时间以及确认用户等信息的不可更改和删除的系统日志。

S311：若未得到批准，则所述维护不成立。

若未在48小时内得到最高权限管理者的批准，则所有的修改、添加和删除操作均失败，图像特征数据库中的文件将恢复至维护之前的状态。

请参考附图4，附图4示出了本发明实施例提供的第四种红外全景监测方法流程示意图。由附图4可知，本实施例提供的方法包括：

S401：将拍摄的红外图像发送至图像预处理模块，用于图像温度校准和实时全景拼接，得到均匀化红外图像和温度显示指示条；

S402：将所述红外图像、所述均匀化红外图像和所述温度显示指示条发送至图像特征提取模块；

S403：所述图像特征提取模块提取所述均匀化红外图像的图像典型特征，所述图像典型特征包括温度分布；

S404：图像分类模块对已提取所述图像典型特征的所述均匀化红外图像添加备注文件，用于将所述均匀化红外图像进行分类；

S405：图像输出模块对分类后的所述均匀化红外图像和所述红外图像进行保存或发送至图像特征数据库；

S406：验证用户权限，选取查询条件；

用户对保存在图像特征数据库中的文件调用时，首先在保密模块仅通过指纹进行用户权限验证，验证通过后，选取所要查询的图像拍摄日期、拍摄地点、检测对象类型或特征名称等的信息进行检索。

S407：调用所述图像特征数据库中的文件；

S408：二次验证用户权限，复制所述文件，将复制后的所述文件指定位置保存，所述二次验证为指纹验证；

通过指纹二次验证用户权限，验证通过后，用户能够对图像特征数据库中的均匀化红外图像、原始红外图像、图像典型特征、系统日志等所有文件进行单选或多选的复制，并将所选中的复制文件保存至用户指定位置。

S409：对指定位置保存后的所述文件设定用户权限；

复制模块自动调用保密模块，并要求用户指定位置保存后的文件进行新的用户权限设定。

S410：生成不可更改和删除的系统日志。

新的用户权限设定完成后，复制模块自动生成包括复制时间、复制对象、执行用户等信息的不可更改和删除的系统日志。

本发明提供的红外全景监测方法通过图像预处理模块对红外图像进行预处理，得到均匀化红外图像和温度显示指示条；图像特征提取模块对均匀化红外图像进行图像典型特征提取，用以对均匀化红外图像进行分类，分类时对每个均匀化红外图像添加备注文件，以便于后期调用；分类后的均匀化红外图像进行保存或发送至图像特征数据库进行集中保存；保存至图像特征数据库中的图像能够被调用，进而对所选取的目标图像进行调用、查询和/或更改，从而便于全天候监测电力设备。

请参考附图5，附图5示出了本发明实施例提供的红外全景监测系统结构图。本发明实施例提供的红外全景监测系统包括相互调用的拼接处理系统和图像特征数据库，其中，所述拼接处理系统包括依次相连接的图像录入模块、图像预处理模块、图像特征提取模块、图像分类模块和图像输出模块；所述图像特征数据库包括保密模块、条件查询模块、维护模块、添加模块和复制模块，所述保密模块分别与所述条件查询模块、所述维护模块、所述添加模块和所述复制模块相连接。

具体的，图像录入模块能够直接接收由电动可聚焦式红外镜头、红外热像仪、红外相机或热成像夜视仪等拍摄的红外图像，并将红外图像发送至图像预处理模块。

图像预处理模块能够对所接收的红外图像进行图像温度校准和实时全景拼接，形成均匀化红外图像和温度显示指示条。

图像特征提取模块根据温度显示指示条能够提取出均匀化红外图像的图像典型特征，并将已提取出图像典型特征的均匀化红外图像和红外图像发送至图像分类模块。

图像分类模块对每一个均匀化红外图像和红外图像分别添加包括基本信息、设备属性、拍摄参数和特征名称的备注文件，从而对均匀化红外图像和红外图像进行分类。分类后的均匀化红外图像和红外图像由图像分类模块发送至图像输出模块。

图像输出模块以JPG格式导出并保存在用户自定义的保存位置或是通过专用接口直接发送至图像特征数据库。

保密模块通过指纹验证和密码验证两张方式对要使用图像特征数据库的用户进行身份验证，进而给不同的用户分配不同的使用权限。

条件查询模块设置有拍摄日期、拍摄地点、检测对象类型、特征名称四类查询类型，在用户选择查询类型并完善查询条件后，对图像特征数据库中的数据进行查询并给出查询结果。

维护模块允许图像特征数据库的维护人员或拥有更高权限的用户对图像特征数据库中的数据进行修正、删除和添加。

添加模块允许图像特征数据库的维护人员或拥有更高权限的用户对图像特征数据库中的数据进行添加，但需要经过保密模块的二次确认，二次认证通过指纹或密码进行。在添加时，需要调用拼接处理系统。

复制模块允许拥有最高权限的用户对图像特征数据库中的所有数据进行复制与保存，但需要经过保密模块的二次确认，二次认证通过指纹进行。在复制文件保存后，需要调用保密模块对复制文件进行用户权限设定。

本发明实施例提供的红外全景监测系统对现场采集来的红外图像进行图像温度校准、实时全景拼接和特征提取，形成均匀化红外图像；通过对均匀化红外图像和原始红外图像分别添加包括采集时间、设备检测位置、拍摄参数等的备注文件，从而实现对均匀化红外图像和原始红外图像的分类，分类后的均匀化红外图像和原始红外图像保存至图像特征数据库中，以便于为不同用户提供图像比对、查询功能，以及数据库的维护和更新和数据库经授权后的复制、推广。在需要对比、查询红外图像时，需要调用图像特征数据库。当然，在调用图像特征数据库的过程中，需要添加红外图像时还需要调用拼接处理系统，因而，拼接处理系统和图像特征数据库存在相互调用的关系。

本发明实施例提供的红外全景监测系统能够高效完成大量红外图像数据温度校准和拼接处理，提取出红外图像的高品质特征，具有较高的保密性；用户能够根据图像特征数据库对红外数字图像进行自动比，进而得出诊断建议，从而实现电力现场设备的全天候实时监测。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里发明的公开后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。