基于圖像合成技術的便攜式超聲、紅外、紫外檢測儀的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及屬于電氣設備檢測領域，尤其是涉及一種基于圖像合成技術的便攜式超聲、紅外、紫外檢測儀。
【背景技術】
[0002]隨著電網規模的快速發展，電氣設備的數量飛速增長。由于絕大部分高壓電氣設備為戶外布置，受環境影響較大。戶外變電設備在發生故障前，往往會發生局部放電，放電源會產生聲、電和化學效應。有經驗的運行人員往往能夠利用超聲、紫外及紅外設備，提前發現設備隱患杜絕事故的發生。
[0003]在多年的實踐中，超聲、紫外和紅外等檢測設備的有效性已經得到了極大的肯定，但是受檢測技術水平的限制，單一原理的檢測設備都各有其優缺點。
[0004]1、利用超聲檢測放電非常有效，而且可以減少可聽聲的干擾，但是超聲波的指向性較強，在空氣中傳播容易衰減，往往需要檢測設備具有較高的靈敏度，同時需要檢測者具有較為豐富的經驗；
[0005]2、常用的非制冷焦平面原理的紅外熱像儀對發熱性缺陷的檢出率較高，但對于放電性故障往往無能為力；
[0006]3、紫外成像儀對于放電的檢測靈敏度較高，但是容易被遮擋，對于處于隱蔽部位或內部的放電無能為力。
[0007]現有上述單一檢測設備難以滿足更高精度的要求。

【發明內容】

[0008]本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種檢測精度高、使用方便的基于圖像合成技術的便攜式超聲、紅外、紫外檢測儀。
[0009]本發明的目的可以通過以下技術方案來實現:
[0010]—種基于圖像合成技術的便攜式超聲、紅外、紫外檢測儀，包括:
[0011]超聲波可視模塊，用于同步采集超聲陣列信號和可見光圖像并對超聲陣列信號和可見光圖像進行合成，獲得超聲可見光圖像；
[0012]紅外檢測模塊，用于與所述超聲波可視模塊同步采集紅外圖像；
[0013]紫外檢測模塊，用于與所述超聲波可視模塊同步采集紫外圖像；
[0014]控制顯示模塊，分別連接所述超聲波可視模塊、紅外檢測模塊和紫外檢測模塊，用于對所獲取的超聲可見光圖像、紅外圖像和紫外圖像進行合成處理并顯示；
[0015]電源，用于對所述超聲波可視模塊、紅外檢測模塊、紫外檢測模塊和控制顯示模塊供電。
[0016]所述超聲波可視模塊包括超聲傳感器陣列、超聲放大電路、攝像頭、模數轉換器、第一圖像合成單元和第一顯示器，所述超聲傳感器陣列、超聲放大電路和模數轉換器依次連接，所述攝像頭與模數轉換器連接，所述模數轉換器、第一圖像合成單元和第一顯示器依次連接，第一圖像合成單元將超聲傳感器陣列采集的超聲陣列信號和攝像頭采集的可見光圖像進行合成，并顯示于第一顯示器中。
[0017]所述超聲傳感器陣列由16只擺放在不同位置的超聲傳感器組成；
[0018]16只所述超聲傳感器具體擺放位置為:每四個超聲傳感器構成一組線型陣，形成上、下、左、右四組線型陣，組成二維方形陣。
[0019]所述超聲放大電路為雙極放大電路，該雙極放大電路的每級電路都采用負反饋放大電路，且兩級放大電路之間用電容隔離直流成分。
[0020]所述第一圖像合成單元將超聲陣列信號和可見光圖像進行合成的具體過程為:
[0021]S101、將每組線型陣中每個超聲傳感器采集的超聲信號進行疊加生成指向性信號；
[0022]S102、利用以下公式分別對上下線型陣和左右線型陣的指向信號進行延時相關計算:
[0023]CTB(n) = Σ ST(t+n).SB(t)
[0024]CLR(n) = Σ SL(t+n).SR(t)
[0025]其中，CTB(n)和CLR(n)分別為上下線型陣和左右線型陣指向信號的相關系數，St(t)、SB(t)、SL⑴和SR(t)為上、下、左、右線型陣的指向性信號；
[0026]S103、分別選取CTB(n)和CuKn)的最大值作為超聲源位置的垂直坐標和水平坐標；
[0027]S104、以步驟S103中所述的超聲源位置為中心，CTB(n)和CLR(n)的最大值為幅值，生成二維高斯函數，形成二維矩陣；
[0028]S105、將可見光圖像作為背景、步驟S104中所述的二維矩陣作為前景，合成為超聲可見光圖像并發送給第一顯示器進行顯示。
[0029]所述紅外檢測模塊包括將紅外輻射能轉換為電信號、再將所述電信號進行處理后轉換為紅外圖像序列的紅外熱像儀。
[0030]所述紫外檢測模塊包括將紫外輻射處理形成紫外圖像序列的紫外熱像儀。
[0031]所述控制顯示模塊包括相連接的第二圖像合成單元與第二顯示器，所述第二圖像合成單元分別連接超聲波可視模塊、紅外檢測模塊和紫外檢測模塊，利用圖像融合算法將所述超聲可見光圖像、紅外圖像和紫外圖像進行融合并在第二顯示器上進行顯示。
[0032]所述第二圖像合成單元利用圖像融合算法進行融合的具體過程為:
[0033]S201、提取所述紅外圖像中的紅外目標得到紅外目標區域圖像，將所述紅外目標區域圖像、超聲可見光圖像進行融合得到紅外目標圖像；
[0034]S202、對所述超聲可見光圖像、紅外目標圖像以及紫外圖像進行圖像增強；
[0035 ] S203、對增強后的圖像進行圖像配準；
[0036]S204、對配準后的圖像進行融合。
[0037]所述電源采用4節5V電池供電，每節電池的容量為2500mAh。
[0038]與現有技術相比，本發明具有以下有益效果:
[0039](I)本發明檢測儀可獲得被測對象基于超聲、紅外、紫外的圖像信息，通過綜合圖像信息進行后續檢測，解決了單一設備檢測存在的問題，綜合了超聲、紅外、紫外的優點，有效提高了設備檢測的精確度，可以及早的發現變電設備的問題，避免發生不必要的損失。
[0040](2)本發明超聲波可視模塊利用超聲源定位算法估計空間中各個方位的超聲強度，同時結合攝像頭采集到的空間視覺場景信息共同顯示。通過這種方式，檢修人員可直接觀察到超聲源的位置，并判斷設備的放電點，尤其適用于需要遠距離設備檢修，如輸電高桿、高壓變電站等應用場合。檢修人員可以直觀地發現異常超聲源的產生位置，由不可聽的超聲信號源成像標識為可視的圖像放電點，幫助檢修人員直觀、快速地判斷出故障點。該技術可以實現對目標超聲源的定向采集，有效地抑制來自其它方向的噪音，從而克服工作現場的折射、干擾等問題。
[0041](3)本發明將超聲可見光圖像、紅外圖像和紫外圖像通過圖像融合方法合成為一混合圖像，消除了單一檢測設備在空間上的位置和角度差異，實現多種圖像的選擇性重疊，從而進一步提尚了檢測的精度。
[0042](4)本發明檢測儀可由現場工作人員手持，對各類變電設備進行檢測，檢測結果包括超聲波可視檢測結果、紅外測溫檢測結果、紫外放電檢測結果以及綜合檢測結果，使用方便，數據全面。
[0043](5)本發明檢測儀重量輕