1.本发明涉及超导电缆领域，尤其涉及一种低温绝缘超导电缆径向分析系统及方法。
背景技术：
2.按绝缘方式不同，超导电缆可分为常温绝缘超导电缆和低温绝缘超导电缆。常温绝缘超导电缆的电绝缘层是处在电缆低温容器外的常温区，它可以采用常规电缆的电绝缘材料和技术，低温绝缘超导电缆的电绝缘层是直接包裹在导体上，并与导体一起处在低温区，这样电缆尺寸将更紧凑。为了防止电缆载流时产生磁场对周围环境的影响，通常在绝缘层外还加有屏蔽层。
3.超导电缆主要由电缆本体、终端以及低温制冷装置组成。超导电缆本体包括电缆芯、电绝缘和低温容器，电缆芯是由超导体组成，它装在维持电缆芯所需低温的低温容器管中，低温容器管两端与终端相连。电缆芯的超导带在终端通过电流引线与外部电源或负载相联接。对低温绝缘超导电缆，电绝缘包在导体层外侧，与导体层同处低温环境中。
4.当前，对于低温绝缘超导电缆而言，其内部由外到内依次由低温容器层、绝缘层和导体层构成，所述低温为液氮温区，低温容器层、绝缘层和导体层各层分布的均匀程度直接决定了低温绝缘超导电缆的传导质量，然而，当前的人工随机检测模式明显无法满足高精度的检测要求。
技术实现要素：
5.为了解决现有技术中的技术问题，本发明提供了一种低温绝缘超导电缆径向分析系统及方法，能够基于针对性的视觉定位机制对当前检验批次的低温绝缘超导电缆的内部各层部件的布局均匀程度进行高精度判断，从而在在减少检验人力的同时，保证检测结果的可靠性。
6.为此，本发明至少需要具备以下几处关键的发明点：
7.(1)基于待检测的低温绝缘超导电缆中各层部件的不同颜色成像特征对待检测的低温绝缘超导电缆中各层部件进行视觉检测和视觉定位，以获得绝缘层和导体层各自分布区域的中心位置的像素以分别作为第一参考像素和第二参考像素；
8.(2)识别第一参考像素和第二参考像素之间最短曲线经过的像素的数量以作为间距像素数量，并在识别到的间距像素数量小于等于设定数量限量时，发出判断低温绝缘超导电缆径向分布均匀的径向等距信号。
9.根据本发明的一方面，提供了一种低温绝缘超导电缆径向分析系统，所述系统包括：
10.定向切割设备，用于采用与待检测的低温绝缘超导电缆的走向方向垂直的切割方向截取待检测的低温绝缘超导电缆的一段，所述待检测的低温绝缘超导电缆由外到内依次由低温容器层、绝缘层和导体层构成，所述低温为液氮温区；
11.截面采集机构，与所述定向切割设备连接，用于在所述定向切割设备完成一次切割动作后，对截取的一段低温绝缘超导电缆的截面执行图像信号采集动作，以获得对应的超导截面图像；
12.初次处理设备，与所述截面采集机构连接，用于对接收到的超导截面图像执行仿射变换处理，以获得对应的初次处理图像；
13.二次处理设备，与所述初次处理设备连接，用于对接收到的初次处理图像执行引导滤波处理，以获得对应的二次处理图像；
14.末次处理设备，与所述二次处理设备连接，用于对接收到的二次处理图像执行基于空域微分法的图像内容锐化处理，以获得对应的末次处理图像；
15.内容分辨设备，与所述末次处理设备连接，用于基于所述待检测的低温绝缘超导电缆的绝缘层的颜色成像特征识别所述末次处理图像中的绝缘层分布区域，以及基于所述待检测的低温绝缘超导电缆的导体层的颜色成像特征识别所述末次处理图像中的导体层分布区域；
16.中心检测设备，与所述内容分辨设备连接，用于基于所述绝缘层分布区域的边缘形状检测所述绝缘层分布区域的中心位置，并获取在所述末次处理图像最接近所述绝缘层分布区域的中心位置的像素以作为第一参考像素，还用于基于所述导体层分布区域的边缘形状检测所述导体层分布区域的中心位置，并获取在所述末次处理图像最接近所述导体层分布区域的中心位置的像素以作为第二参考像素；
17.分布判断设备，与所述中心检测设备连接，用于在所述末次处理图像中识别所述第一参考像素和所述第二参考像素之间最短曲线经过的像素的数量以作为间距像素数量；
18.其中，所述分布判断设备还用于在识别到的间距像素数量小于等于设定数量限量时，发出径向等距信号；
19.其中，在所述末次处理图像中识别所述第一参考像素和所述第二参考像素之间最短曲线经过的像素的数量以作为间距像素数量包括：获取在所述末次处理图像中所述第一参考像素和所述第二参考像素之间的各条曲线，对每一条曲线经过的像素的数量进行测量，将经过的像素的数量最少的曲线作为所述最短曲线，获取所述最短曲线经过的像素的数量以作为间距像素数量。
20.根据本发明的另一方面，还提供了一种低温绝缘超导电缆径向分析方法，所述方法包括：
21.使用定向切割设备，用于采用与待检测的低温绝缘超导电缆的走向方向垂直的切割方向截取待检测的低温绝缘超导电缆的一段，所述待检测的低温绝缘超导电缆由外到内依次由低温容器层、绝缘层和导体层构成，所述低温为液氮温区；
22.使用截面采集机构，与所述定向切割设备连接，用于在所述定向切割设备完成一次切割动作后，对截取的一段低温绝缘超导电缆的截面执行图像信号采集动作，以获得对应的超导截面图像；
23.使用初次处理设备，与所述截面采集机构连接，用于对接收到的超导截面图像执行仿射变换处理，以获得对应的初次处理图像；
24.使用二次处理设备，与所述初次处理设备连接，用于对接收到的初次处理图像执行引导滤波处理，以获得对应的二次处理图像；
25.使用末次处理设备，与所述二次处理设备连接，用于对接收到的二次处理图像执行基于空域微分法的图像内容锐化处理，以获得对应的末次处理图像；
26.使用内容分辨设备，与所述末次处理设备连接，用于基于所述待检测的低温绝缘超导电缆的绝缘层的颜色成像特征识别所述末次处理图像中的绝缘层分布区域，以及基于所述待检测的低温绝缘超导电缆的导体层的颜色成像特征识别所述末次处理图像中的导体层分布区域；
27.使用中心检测设备，与所述内容分辨设备连接，用于基于所述绝缘层分布区域的边缘形状检测所述绝缘层分布区域的中心位置，并获取在所述末次处理图像最接近所述绝缘层分布区域的中心位置的像素以作为第一参考像素，还用于基于所述导体层分布区域的边缘形状检测所述导体层分布区域的中心位置，并获取在所述末次处理图像最接近所述导体层分布区域的中心位置的像素以作为第二参考像素；
28.使用分布判断设备，与所述中心检测设备连接，用于在所述末次处理图像中识别所述第一参考像素和所述第二参考像素之间最短曲线经过的像素的数量以作为间距像素数量；
29.其中，所述分布判断设备还用于在识别到的间距像素数量小于等于设定数量限量时，发出径向等距信号；
30.其中，在所述末次处理图像中识别所述第一参考像素和所述第二参考像素之间最短曲线经过的像素的数量以作为间距像素数量包括：获取在所述末次处理图像中所述第一参考像素和所述第二参考像素之间的各条曲线，对每一条曲线经过的像素的数量进行测量，将经过的像素的数量最少的曲线作为所述最短曲线，获取所述最短曲线经过的像素的数量以作为间距像素数量。
31.本发明的低温绝缘超导电缆径向分析系统及方法结构简单、方便实用。由于采用了基于针对性的视觉定位机制，从而实现了对当前检验批次的低温绝缘超导电缆的内部各层部件的布局均匀程度的有效判断。
具体实施方式
32.下面将对本发明的低温绝缘超导电缆径向分析系统及方法的实施方案进行详细说明。
33.液氮是指液态的氮气。液氮是惰性，无色，无臭，无腐蚀性，不可燃，温度极低的液体，汽化时大量吸热接触造成冻伤。氮气构成了大气的大部分(体积比78.03％，重量比75.5％)。在常压下，氮的沸点为
‑
196.56℃，1立方米的液氮可以膨胀至696立方米的纯气态氮(21℃)。如果加压，可以在更高的温度下得到液氮。
34.在工业中，液态氮是由空气分馏而得。先将空气净化后，在加压、冷却的环境下液化，借由空气中各组分之沸点不同加以分离。人体皮肤直接接触液氮瞬间是没有问题的，超过2秒才会冻伤且不可逆转。
35.当前，对于低温绝缘超导电缆而言，其内部由外到内依次由低温容器层、绝缘层和导体层构成，所述低温为液氮温区，低温容器层、绝缘层和导体层各层分布的均匀程度直接决定了低温绝缘超导电缆的传导质量，然而，当前的人工随机检测模式明显无法满足高精度的检测要求。
36.为了克服上述不足，本发明搭建了一种低温绝缘超导电缆径向分析系统及方法，能够有效解决相应的技术问题。
37.根据本发明实施方案示出的低温绝缘超导电缆径向分析系统包括：
38.定向切割设备，用于采用与待检测的低温绝缘超导电缆的走向方向垂直的切割方向截取待检测的低温绝缘超导电缆的一段，所述待检测的低温绝缘超导电缆由外到内依次由低温容器层、绝缘层和导体层构成，所述低温为液氮温区；
39.截面采集机构，与所述定向切割设备连接，用于在所述定向切割设备完成一次切割动作后，对截取的一段低温绝缘超导电缆的截面执行图像信号采集动作，以获得对应的超导截面图像；
40.初次处理设备，与所述截面采集机构连接，用于对接收到的超导截面图像执行仿射变换处理，以获得对应的初次处理图像；
41.二次处理设备，与所述初次处理设备连接，用于对接收到的初次处理图像执行引导滤波处理，以获得对应的二次处理图像；
42.末次处理设备，与所述二次处理设备连接，用于对接收到的二次处理图像执行基于空域微分法的图像内容锐化处理，以获得对应的末次处理图像；
43.内容分辨设备，与所述末次处理设备连接，用于基于所述待检测的低温绝缘超导电缆的绝缘层的颜色成像特征识别所述末次处理图像中的绝缘层分布区域，以及基于所述待检测的低温绝缘超导电缆的导体层的颜色成像特征识别所述末次处理图像中的导体层分布区域；
44.中心检测设备，与所述内容分辨设备连接，用于基于所述绝缘层分布区域的边缘形状检测所述绝缘层分布区域的中心位置，并获取在所述末次处理图像最接近所述绝缘层分布区域的中心位置的像素以作为第一参考像素，还用于基于所述导体层分布区域的边缘形状检测所述导体层分布区域的中心位置，并获取在所述末次处理图像最接近所述导体层分布区域的中心位置的像素以作为第二参考像素；
45.分布判断设备，与所述中心检测设备连接，用于在所述末次处理图像中识别所述第一参考像素和所述第二参考像素之间最短曲线经过的像素的数量以作为间距像素数量；
46.其中，所述分布判断设备还用于在识别到的间距像素数量小于等于设定数量限量时，发出径向等距信号；
47.其中，在所述末次处理图像中识别所述第一参考像素和所述第二参考像素之间最短曲线经过的像素的数量以作为间距像素数量包括：获取在所述末次处理图像中所述第一参考像素和所述第二参考像素之间的各条曲线，对每一条曲线经过的像素的数量进行测量，将经过的像素的数量最少的曲线作为所述最短曲线，获取所述最短曲线经过的像素的数量以作为间距像素数量。
48.接着，继续对本发明的低温绝缘超导电缆径向分析系统的具体结构进行进一步的说明。
49.在所述低温绝缘超导电缆径向分析系统中：
50.基于所述待检测的低温绝缘超导电缆的绝缘层的颜色成像特征识别所述末次处理图像中的绝缘层分布区域，以及基于所述待检测的低温绝缘超导电缆的导体层的颜色成像特征识别所述末次处理图像中的导体层分布区域包括：所述待检测的低温绝缘超导电缆
的绝缘层的颜色成像特征与所述待检测的低温绝缘超导电缆的导体层的颜色成像特征不同。
51.在所述低温绝缘超导电缆径向分析系统中：
52.基于所述待检测的低温绝缘超导电缆的绝缘层的颜色成像特征识别所述末次处理图像中的绝缘层分布区域，以及基于所述待检测的低温绝缘超导电缆的导体层的颜色成像特征识别所述末次处理图像中的导体层分布区域还包括：将所述末次处理图像中与所述待检测的低温绝缘超导电缆的绝缘层的颜色成像特征的相似程度超限的图像区域作为所述末次处理图像中的绝缘层分布区域，以及将所述末次处理图像中与所述待检测的低温绝缘超导电缆的导体层的颜色成像特征的相似程度超限的图像区域作为所述末次处理图像中的导体层分布区域。
53.在所述低温绝缘超导电缆径向分析系统中：
54.所述内容分辨设备包括第一检测子设备和第二检测子设备；
55.其中，所述第一检测子设备用于基于所述待检测的低温绝缘超导电缆的绝缘层的颜色成像特征识别所述末次处理图像中的绝缘层分布区域；
56.其中，所述第二检测子设备用于基于所述待检测的低温绝缘超导电缆的导体层的颜色成像特征识别所述末次处理图像中的导体层分布区域。
57.在所述低温绝缘超导电缆径向分析系统中：
58.所述分布判断设备还用于在识别到的间距像素数量大于所述设定数量限量时，发出径向偏差信号。
59.根据本发明实施方案示出的低温绝缘超导电缆径向分析方法包括：
60.使用定向切割设备，用于采用与待检测的低温绝缘超导电缆的走向方向垂直的切割方向截取待检测的低温绝缘超导电缆的一段，所述待检测的低温绝缘超导电缆由外到内依次由低温容器层、绝缘层和导体层构成，所述低温为液氮温区；
61.使用截面采集机构，与所述定向切割设备连接，用于在所述定向切割设备完成一次切割动作后，对截取的一段低温绝缘超导电缆的截面执行图像信号采集动作，以获得对应的超导截面图像；
62.使用初次处理设备，与所述截面采集机构连接，用于对接收到的超导截面图像执行仿射变换处理，以获得对应的初次处理图像；
63.使用二次处理设备，与所述初次处理设备连接，用于对接收到的初次处理图像执行引导滤波处理，以获得对应的二次处理图像；
64.使用末次处理设备，与所述二次处理设备连接，用于对接收到的二次处理图像执行基于空域微分法的图像内容锐化处理，以获得对应的末次处理图像；
65.使用内容分辨设备，与所述末次处理设备连接，用于基于所述待检测的低温绝缘超导电缆的绝缘层的颜色成像特征识别所述末次处理图像中的绝缘层分布区域，以及基于所述待检测的低温绝缘超导电缆的导体层的颜色成像特征识别所述末次处理图像中的导体层分布区域；
66.使用中心检测设备，与所述内容分辨设备连接，用于基于所述绝缘层分布区域的边缘形状检测所述绝缘层分布区域的中心位置，并获取在所述末次处理图像最接近所述绝缘层分布区域的中心位置的像素以作为第一参考像素，还用于基于所述导体层分布区域的
边缘形状检测所述导体层分布区域的中心位置，并获取在所述末次处理图像最接近所述导体层分布区域的中心位置的像素以作为第二参考像素；
67.使用分布判断设备，与所述中心检测设备连接，用于在所述末次处理图像中识别所述第一参考像素和所述第二参考像素之间最短曲线经过的像素的数量以作为间距像素数量；
68.其中，所述分布判断设备还用于在识别到的间距像素数量小于等于设定数量限量时，发出径向等距信号；
69.其中，在所述末次处理图像中识别所述第一参考像素和所述第二参考像素之间最短曲线经过的像素的数量以作为间距像素数量包括：获取在所述末次处理图像中所述第一参考像素和所述第二参考像素之间的各条曲线，对每一条曲线经过的像素的数量进行测量，将经过的像素的数量最少的曲线作为所述最短曲线，获取所述最短曲线经过的像素的数量以作为间距像素数量。
70.接着，继续对本发明的低温绝缘超导电缆径向分析方法的具体步骤进行进一步的说明。
71.所述低温绝缘超导电缆径向分析方法中：
72.基于所述待检测的低温绝缘超导电缆的绝缘层的颜色成像特征识别所述末次处理图像中的绝缘层分布区域，以及基于所述待检测的低温绝缘超导电缆的导体层的颜色成像特征识别所述末次处理图像中的导体层分布区域包括：所述待检测的低温绝缘超导电缆的绝缘层的颜色成像特征与所述待检测的低温绝缘超导电缆的导体层的颜色成像特征不同。
73.所述低温绝缘超导电缆径向分析方法中：
74.基于所述待检测的低温绝缘超导电缆的绝缘层的颜色成像特征识别所述末次处理图像中的绝缘层分布区域，以及基于所述待检测的低温绝缘超导电缆的导体层的颜色成像特征识别所述末次处理图像中的导体层分布区域还包括：将所述末次处理图像中与所述待检测的低温绝缘超导电缆的绝缘层的颜色成像特征的相似程度超限的图像区域作为所述末次处理图像中的绝缘层分布区域，以及将所述末次处理图像中与所述待检测的低温绝缘超导电缆的导体层的颜色成像特征的相似程度超限的图像区域作为所述末次处理图像中的导体层分布区域。
75.所述低温绝缘超导电缆径向分析方法中：
76.所述内容分辨设备包括第一检测子设备和第二检测子设备；
77.其中，所述第一检测子设备用于基于所述待检测的低温绝缘超导电缆的绝缘层的颜色成像特征识别所述末次处理图像中的绝缘层分布区域；
78.其中，所述第二检测子设备用于基于所述待检测的低温绝缘超导电缆的导体层的颜色成像特征识别所述末次处理图像中的导体层分布区域。
79.所述低温绝缘超导电缆径向分析方法中：
80.所述分布判断设备还用于在识别到的间距像素数量大于所述设定数量限量时，发出径向偏差信号。
81.另外，所述低温绝缘超导电缆径向分析系统及方法中，所述第一检测子设备和所述第一检测子设备分别采用不同的gpu芯片来实现。gpu是显示卡的“大脑”，gpu决定了该显
卡的档次和大部分性能，同时gpu也是2d显示卡和3d显示卡的区别依据。2d显示芯片在处理3d图像与特效时主要依赖cpu的处理能力，称为软加速。
82.3d显示芯片是把三维图像和特效处理功能集中在显示芯片内，也就是所谓的“硬件加速”功能。显示芯片一般是显示卡上最大的芯片(也是引脚最多的)。时下市场上的显卡大多采用nvidia和amd
‑
ati两家公司的图形处理芯片。
83.gpu通用计算方面的标准目前有opencl、cuda、ati stream。其中，opencl(全称open computing language，开放运算语言)是第一个面向异构系统通用目的并行编程的开放式、免费标准，也是一个统一的编程环境，便于软件开发人员为高性能计算服务器、桌面计算系统、手持设备编写高效轻便的代码，而且广泛适用于多核心处理器(cpu)、图形处理器(gpu)、cell类型架构以及数字信号处理器(dsp)等其他并行处理器，在游戏、娱乐、科研、医疗等各种领域都有广阔的发展前景，amd
‑
ati、nvidia时下的产品都支持open cl。
84.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本技术的实施方式的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“某些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。尽管上面已经示出和描述了本技术的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本技术的限制，本领域的普通技术人员在本技术的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。