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原文传递基于高光谱技术的绝缘子表面含水量的检测方法

专利名称：	基于高光谱技术的绝缘子表面含水量的检测方法
摘要：	一种基于高光谱技术的绝缘子表面含水量检测方法。它先利用高光谱成像仪拍摄已知不同表面含水量的绝缘子表面得到对应的高光谱图像，对高光谱图像进行黑白校正、多元散射校正、平滑去噪，得到表面含水量Si的高光谱谱线Xi，进而得到含水量BP神经网络预测模型；然后拍摄得到待测绝缘子的高光谱图像，进行黑白校正、多元散射校正、平滑去噪，得到待测绝缘子的高光谱谱线X0，将待测绝缘子的高光谱谱线X0输入预测模型，即可得到待测绝缘子的表面含水量。该方法能在带电情况下，对现场绝缘子进行非接触实时检测，其操作简单、易于实现；能方便地为绝缘子的防潮抗湿设计、制造和维护，提供可靠、准确的测试依据。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	四川;51
申请人：	西南交通大学
发明人：	张血琴;李院生;马欢;吴广宁;郭裕钧;李春茂;张晓青;石超群;康永强;邱彦
专利状态：	有效
申请日期：	2019-01-25T00:00:00+0800
发布日期：	2019-05-17T00:00:00+0800
申请号：	CN201910071649.5
公开号：	CN109765192A
代理机构：	成都博通专利事务所
代理人：	陈树明
分类号：	G01N21/31(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	610031 四川省成都市二环路北一段111号
主权项：	1.一种基于高光谱技术的绝缘子表面含水量的检测方法，包括以下步骤： A、已知含水量的高光谱谱线的获取在输配电系统中拆取I个绝缘子i，并使绝缘子i的表面含水量为Si，用高光谱成像仪拍摄绝缘子i，得到表面含水量Si的高光谱图像X”i，X”i＝[x”i,1,x”i,2,…,x”i,n,…,x”i,N]，其中，i为绝缘子的序号，i＝1,2,3……I，I为绝缘子的个数、其取值为10-500，n为表面含水量Si的高光谱图像X”i中的特征波段的序号、n＝1,2,3……N，N为特征波段的总个数，其取值为10-100，x”i,n为表面含水量Si的高光谱图像X”i中第n个特征波段下的反射率；对表面含水量Si的高光谱图像X”i，进行黑白校正、多元散射校正、平滑去噪，得到表面含水量Si的高光谱谱线Xi＝[xi,1，xi,2，xi,3，…，xi,n，…，xi,N]；其中，xi,n为表面含水量Si的高光谱谱线Xi中的第n个特征波段下的反射率； B、含水量BP神经网络预测模型的建立将表面含水量Si的高光谱谱线Xi中的第n个特征波段下的反射率xi,n，作为BP神经网络预测模型的输入层对应神经元的输入值，通过隐含层的S型传递函数作用后，输出层输出绝缘子i的含水量输出值并将绝缘子i的含水量输出值与绝缘子i的表面含水量Si的差值Ei，作为预测误差进行误差反传，进行BP神经网络预测模型的学习训练，直至误差平方和E，达到最小时，其中，表示从i＝1项到i＝I项的累计求和；得到含水量BP神经网络预测模型； C、绝缘子表面含水量的检测用高光谱成像仪对输配电系统运行中的待测绝缘子进行拍摄，得到待测绝缘子的高光谱图像X”0，X”0＝[x”0,1,x”0,2,…,x”0,n,…,x”0,N]；其中，x”0,n为待测绝缘子的高光谱图像X”0中第n个特征波段下的反射率；对待测绝缘子的高光谱图像X”0进行黑白校正、多元散射校正、平滑去噪，得到待测绝缘子的高光谱谱线X0,X0＝[x0,1，x0,2，x0,3…，x0,n，…，x0,N]，其中，x0，n为待测绝缘子的高光谱谱线X0中的第n个特征波段下的反射率；将待测绝缘子的高光谱谱线X0中的第n个特征波段下的反射率x0，n作为含水量BP神经网络预测模型的输入层对应神经元的输入值进行输入，通过隐含层的S型传递函数作用后，输出层输出的含水量输出值即为待测绝缘子的表面含水量S0。 2.根据权利要求1所述的一种基于高光谱技术的绝缘子表面含水量检测方法，其特征在于，所述的高光谱仪的光波段范围为400-2500nm。 3.根据权利要求1所述的一种基于高光谱技术的绝缘子表面含水量检测方法，其特征在于：所述的步骤A中使绝缘子i的表面含水量为Si的具体操作是：称量绝缘子i的干燥重量mi2；再利用人工雾室加湿绝缘子i，并称量绝缘子i的加湿后重量mi1再将绝缘子i冲洗干净、晾干，称量绝缘子i的晾干重量mi3；得到绝缘子i的表面含水量Si，Si＝(mi1-mi2)/(mi2-mi3)。 4.根据权利要求1所述的一种基于高光谱技术的绝缘子表面含水量的检测方法，其特征在于，所述的对表面含水量Si的高光谱图像X”i，进行黑白校正的具体做法是：用高光谱成像仪对标准白板进行拍摄得到标准白板的反射图像W，W＝[w1,w2,w3,…,wn,…,wN]，其中wn为标准白板的反射图像中第n个特征波段下的反射率；同时，用高光谱成像仪对标准黑板进行拍摄得到标准黑板的反射图像D，D＝[d1,d2,d3,…,dn,…,dN]，其中，dn为标准黑板的反射图像中第n个特征波段下的反射率；再结合表面含水量Si的高光谱图像X”i，X”i＝[x”i,1,x”i,2,…,x”i,n,…,x”i,N]，由下式得到表面含水量Si的校正后高光谱图像X’i，其中，x’in为表面含水量Si的校正后高光谱图像中第n个特征波段下的反射率。 5.根据权利要求4所述的一种基于高光谱技术的绝缘子表面含水量的检测方法，其特征在于，所述的多元散射校正的具体作法是：由表面含水量Si的校正后高光谱图像X’i＝[x’i,1,x’i,2,x’i,3,…,x’i,n,…,x’i,N]，计算出平均高光谱图像其中，为平均高光谱图像中第n个特征波段下的平均反射率,表示从i＝1项到i＝I项的累计求和；将表面含水量Si的校正后高光谱图像X’i与平均高光谱图像进行一元线性回归，得到表面含水量Si的校正后高光谱图像X’i与平均高光谱图像的线性回归关系式，式中mi和bi分别是线性回归的相对偏移系数和平移量；进而得到表面含水量Si的多元散射校正光谱其中，为表面含水量Si的多元散射校正光谱中的第n个特征波段下的多元散射校正反射率。
所属类别：	发明专利