基于图像的变压器油位自动识别方法及装置

本发明属于半导体集成电路设计领域，具体涉及一种基于图像的变压器油位自动识别方法及装置。

背景技术：

1、在电力事业蓬勃发展期间建立了许多电厂，而电厂的安全运行极其重要。电力变压器作为电厂内电力生产所需的重要设备之一，其能够安全稳定地运行对于整个电网的安全而言也是非常重要的。

2、油浸式电力变压器是尤为常见的一种变压器，在它的内部充盈着一定容积的绝缘油，其作用是可以使变压器内部结构处于一种绝缘的状态，从而受到保护，还可以避免内部组织过热或者产生的电弧造成的损害，有效地延长了变压器的使用寿命。一般情况下，负荷的大小和周围环境的温度都会影响到变压器内部设备的温度,而设备内部温度变化则会影响变压器油的油位：如果设备温度升高，那么油位就会上升；如果设备温度降低，那么油位就会下降。除了温度的影响，如果设备发生了进水的情况，变压器油位也会升高，如果变压器发生漏油的情况，变压器油位就会降低。由此可以发现，变压器的油位是一个动态变化的指标，且该指标需要在一定的限度之内，超出最大值时，变压器内部的油压就会增大，容易产生溢油的现象，低于最小值时，就容易因为变压器内部的油过少而与空气接触更多，导致绝缘性能降低，两者均会降低变压器的使用寿命，严重时甚至会导致电网瘫痪，造成人身伤害和巨大的经济损失。多年来电力变压器的渗漏油事件时有发生，造成了严重后果，也警示了人们非常有必要对变压器油位进行高效地检测，及时发现变压器油位的异常，以便于多放少补，将变压器油位始终稳定在规定范围之内。

3、以前，检测电力变压器油位多是通过人工巡检方式进行的，工作人员定期去变压器工作现场通过肉眼查看变压器油位，观看其是否在合格范围内。但是这种方式存在一定的缺陷：其一是工作强度大，需要的人力成本高；其二是工作准确率低，主要表现在可能无法做到及时发现问题，发生漏检情况，以及由于人眼观察存在一定的误差，可能导致油位异常没有被准确检测出来，发生误检情况。

4、近些年，伴随着视频图像技术的快速发展，基于视频图像技术的智能监控技术也得到了迅猛的发展，以往这种费力耗时且漏检率、误检率高的检测方式已经逐渐退出历史的舞台，取而代之的是先通过视频监控技术获取图像数据，再利用图像技术处理、分析、识别图像特征。实际上这样的技术在银行、超市、道路交通、机场等公共场所已屡见不鲜，在医学、军事等领域也发挥着重大的作用。通过该技术手段对变压器油位进行检测时，需要考虑采集到的视频图像的清晰度，恶劣天气对图像画面的影响，以及变压器油位液面高度识别的准确性。

技术实现思路

1、本发明提供了一种基于图像的变压器油位自动识别方法及装置解决上述提到的技术问题，具体采用如下的技术方案：

2、一种基于图像的变压器油位自动识别方法，包含：

3、采集包含变压器套管油位的图像ia0；

4、提取图像ia0中的变压器套管中心位置图像作为更新后的图像ia0；

5、计算分割图像的最终阈值t1；

6、通过最终阈值t1对灰度化后的图像ia0进行分割得到前景图像i0和背景图像ib，去除前景图像i0和背景图像ib的高斯噪声；

7、再通过最终阈值t1分割去除噪声后的前景图像i0和背景图像ib提取出有油图像ias和无油图像ians；

8、根据有油图像ias和无油图像ians计算油位液面高度h。

9、进一步地，所述采集包含变压器套管油位的图像ia0的具体方法为：

10、连续采集多张包含变压器套管油位的图像，从中随机选择一张作为图像ia0。

11、进一步地，所述提取图像ia0中的变压器套管中心位置图像作为更新后的图像ia0的具体方法为：

12、对图像ia0进行灰度化和rgb反色，反色后的图像再进行形态学腐蚀和膨胀操作，生成图像ia1；

13、在图像ia1中寻找轮廓，对所有轮廓进行形状特征判断，确定套管的正面外轮廓后进行归一化，利用图像边缘检测生成图像ia2；

14、对图像ia2进行直线段检测后按照套管直径作为阈值做判定，分割出套管中心位置图像作为更新后的图像ia0。

15、进一步地，所述计算分割图像的最终阈值t1的具体方法为：

16、为图像ia0设置一个初始阈值t0；

17、依据初始阈值t0将图像分割成前景和背景两部分，计算前景和背景的平均灰度值g0和gb；

18、判断初始阈值t0与前景和背景平均灰度值的和的平均值是否相等，若相等，则确定阈值t0为最终用于分割图像的最终阈值t1，否则，设置新的阈值,令重复前述的分割和判断步骤，直到两个平均灰度值g0和gb不再变化，此时计算出用于分割图像的最终阈值t1。

19、进一步地，将图像灰度的最大值和最小值的平均值设置为初始阈值t0。

20、进一步地，所述根据有油图像ias和无油图像ians计算油位液面高度h的具体方法为：

21、将有油图像ias和无油图像ians中的椭圆转换为正圆；

22、计算出无油部分和有油部分中间的油位线的长度l；

23、计算油位高度h。

24、进一步地，基于面积映射的方法将有油图像ias和无油图像ians中的椭圆映射为正圆。

25、进一步地，设定有油图像ias的椭圆面积为sias，无油图像ians的椭圆面积为sians，转换后的有油的圆形面积为siac-s，转换后的无油的圆形面积为siac-ns，根据下述公式计算siac-s和siac-ns，

26、其中，λ为加权系数，得到正圆整体面积为siac＝siac-s+siac-ns。

27、一种基于图像的变压器油位自动识别装置，包含：摄像单元、处理器单元、存储单元、通信单元和供电单元；所述摄像单元用于执行前述的基于图像的变压器油位自动识别方法中的图像采集步骤，所述处理器单元用于执行前述的基于图像的变压器油位自动识别方法中的图像处理和计算步骤。

28、本发明的有益之处在于所提供的基于图像的变压器油位自动识别方法及装置，通过图像监测装置实现对变压器油位的自动化远程识别，对变压器的智能运维和数字化监测起到十分重要的作用。

技术特征：

1.一种基于图像的变压器油位自动识别方法，其特征在于，包含：

2.根据权利要求1所述的基于图像的变压器油位自动识别方法，其特征在于，

3.根据权利要求1所述的基于图像的变压器油位自动识别方法，其特征在于，

4.根据权利要求1所述的基于图像的变压器油位自动识别方法，其特征在于，

5.根据权利要求4所述的基于图像的变压器油位自动识别方法，其特征在于，

6.根据权利要求1所述的基于图像的变压器油位自动识别方法，其特征在于，

7.根据权利要求6所述的基于图像的变压器油位自动识别方法，其特征在于，

8.根据权利要求6所述的基于图像的变压器油位自动识别方法，其特征在于，

9.一种基于图像的变压器油位自动识别装置，包含：摄像单元、处理器单元、存储单元、通信单元和供电单元；所述摄像单元用于执行权利要求1中的基于图像的变压器油位自动识别方法中的图像采集步骤，所述处理器单元用于执行权利要求1中的基于图像的变压器油位自动识别方法中的图像处理和计算步骤。

技术总结
本发明公开了一种基于图像的变压器油位自动识别方法及装置，包含：采集包含变压器套管油位的图像Ia<subgt;0</subgt;；提取图像Ia<subgt;0</subgt;中的变压器套管中心位置图像作为更新后的图像Ia<subgt;0</subgt;；计算分割图像的最终阈值T<subgt;1</subgt;；通过最终阈值T<subgt;1</subgt;对灰度化后的图像Ia<subgt;0</subgt;进行分割得到前景图像I<subgt;0</subgt;和背景图像I<subgt;B</subgt;，去除前景图像I<subgt;0</subgt;和背景图像I<subgt;B</subgt;的高斯噪声；再通过最终阈值T<subgt;1</subgt;分割去除噪声后的前景图像I<subgt;0</subgt;和背景图像I<subgt;B</subgt;提取出有油图像Ia<subgt;s</subgt;和无油图像Ia<subgt;ns</subgt;；根据有油图像Ia<subgt;s</subgt;和无油图像Ia<subgt;ns</subgt;计算油位液面高度H。本发明提供的基于图像的变压器油位自动识别方法及装置，通过图像监测装置实现对变压器油位的自动化远程识别，对变压器的智能运维和数字化监测起到十分重要的作用。

技术研发人员：赵中伟
受保护的技术使用者：浙江工商大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15