本發(fā)明涉及圖像處理。本發(fā)明尤其涉及基于機(jī)器視覺(jué)的電纜耐火測(cè)試方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、電纜是用于傳輸電能或信號(hào)的導(dǎo)線，它們可以是單根或多根導(dǎo)體的集合，通常被絕緣材料包圍，以保護(hù)導(dǎo)體并防止電流泄漏。電纜廣泛應(yīng)用于電力傳輸、通信、工業(yè)自動(dòng)化、家庭和商業(yè)布線等領(lǐng)域。

2、為了驗(yàn)證電纜在火災(zāi)條件下能夠保持一定時(shí)間正常運(yùn)行的能力，需要對(duì)電纜進(jìn)行耐火測(cè)試。通過(guò)使用機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)或其他傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電纜在火焰條件下的反應(yīng)，包括火焰大小、位置等參數(shù)?，F(xiàn)代的耐火測(cè)試不僅依靠傳統(tǒng)的火焰溫度和作用時(shí)間評(píng)估，也引入了更先進(jìn)的監(jiān)測(cè)技術(shù)，以確保測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性和電纜性能的可靠性。

3、目前，公開(kāi)號(hào)為cn116678887a的專利申請(qǐng)文件公開(kāi)了一種礦物絕緣電纜的檢測(cè)裝置、方法及設(shè)備。該礦物絕緣電纜的檢測(cè)方法通過(guò)樣本信息錄入模塊和測(cè)試參數(shù)確定模塊。確保每根礦物絕緣電纜樣本都能在標(biāo)準(zhǔn)化的條件下進(jìn)行測(cè)試，通過(guò)測(cè)試結(jié)果確定模塊并綜合考慮外觀圖像數(shù)據(jù)、紅外圖像數(shù)據(jù)及運(yùn)行數(shù)據(jù)，對(duì)電纜樣本在極端條件下（如火焰、高溫）的性能進(jìn)行評(píng)估。該礦物絕緣電纜的檢測(cè)方法通過(guò)模擬實(shí)際火災(zāi)條件下的測(cè)試，從而測(cè)試電纜在緊急情況下的安全性。但是在測(cè)試過(guò)程中，存在火光干擾，火光干擾導(dǎo)致的火焰邊緣不清晰，降低了對(duì)火焰大小和位置測(cè)量的準(zhǔn)確性，進(jìn)而降低電纜測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決上述電纜測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性降低的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明在如下的多個(gè)方面中提供方案。

2、在第一方面中，基于機(jī)器視覺(jué)的電纜耐火測(cè)試方法，包括：

3、采集多張電纜耐火測(cè)試圖像并預(yù)處理生成hsv圖像集；將所述圖像集中任一圖像作為目標(biāo)圖像，目標(biāo)圖像中任一像素點(diǎn)作為目標(biāo)像素點(diǎn)；

4、計(jì)算目標(biāo)像素點(diǎn)的表面特征值，表面特征值與目標(biāo)像素點(diǎn)的hsv變化值正相關(guān)；

5、計(jì)算目標(biāo)像素點(diǎn)的火焰影響程度，火焰影響程度為：

6、；式中，為目標(biāo)像素點(diǎn)在目標(biāo)圖像中的火焰影響程度，為目標(biāo)像素點(diǎn)在圖像中的表面特征變化值與目標(biāo)像素點(diǎn)在初始狀態(tài)的表面特征變化值的差值，為在初始狀態(tài)與目標(biāo)圖像之間的所有圖像中，目標(biāo)像素點(diǎn)在連續(xù)兩張圖像中的表面特征變化值的差值，為目標(biāo)像素點(diǎn)在圖像中的hsv值與目標(biāo)像素點(diǎn)在初始狀態(tài)對(duì)應(yīng)的hsv值的偏差總和，表示歸一化處理，為以e為底的指數(shù)函數(shù)；

7、將火焰影響程度大于預(yù)設(shè)的閾值的目標(biāo)像素點(diǎn)標(biāo)記為火焰點(diǎn)，以得到圖像集中火焰的位置和形態(tài)。

8、通過(guò)采用上述技術(shù)方案，將采集的圖像轉(zhuǎn)換到hsv色彩空間以突出火焰區(qū)域，遍歷整個(gè)圖像集并計(jì)算每個(gè)像素點(diǎn)的表面特征值，通過(guò)綜合考量表面特征變化值、連續(xù)性變化以及顏色偏差總和等因素，計(jì)算出的火焰影響程度能夠更精確地反映火焰對(duì)電纜的實(shí)際影響，將火焰影響程度大于預(yù)設(shè)閾值的像素點(diǎn)標(biāo)記為火焰點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)火焰位置的精確識(shí)別，從而提高電纜測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。

9、優(yōu)選地，所述計(jì)算目標(biāo)像素點(diǎn)的表面特征值包括：

10、分別計(jì)算第一差值和以及第一方差和，將第一差值和與第一方差和的乘積作為所述表面特征值；

11、第一差值和為目標(biāo)像素點(diǎn)在目標(biāo)圖像中的hsv與目標(biāo)像素點(diǎn)在目標(biāo)圖像的前一張圖像中的hsv的差值總和；

12、第一方差和為目標(biāo)像素點(diǎn)在目標(biāo)圖像之前的所有圖像中的hsv的方差總和。

13、通過(guò)將第一差值和與第一方差和的乘積作為表面特征值，綜合了顏色變化和顏色穩(wěn)定性的信息，有助于更全面地評(píng)估像素點(diǎn)的顏色行為，便于計(jì)算機(jī)處理和分析。

14、優(yōu)選地，在計(jì)算目標(biāo)像素點(diǎn)的表面特征值之后，對(duì)所述表面特征值進(jìn)行歸一化，歸一化后的表面特征值滿足關(guān)系式為：

15、；式中，為所述歸一化后的表面特征值，為目標(biāo)圖像中目標(biāo)像素點(diǎn)的表面特征值，為目標(biāo)圖像中目標(biāo)像素點(diǎn)的表面特征值的最小值，為目標(biāo)圖像中目標(biāo)像素點(diǎn)的表面特征值的最大值。

16、歸一化可以減少數(shù)值計(jì)算中的溢出和下溢問(wèn)題，提高算法的數(shù)值穩(wěn)定性。

17、優(yōu)選地，所述目標(biāo)像素點(diǎn)在圖像中的表面特征變化值的獲取過(guò)程包括：

18、獲取目標(biāo)像素點(diǎn)在目標(biāo)圖像及目標(biāo)圖像之前所有圖像的表面特征值，構(gòu)建第一表面特征組；

19、以目標(biāo)像素點(diǎn)為中心預(yù)設(shè)窗口，獲取窗口內(nèi)其他任一像素點(diǎn)在目標(biāo)圖像及目標(biāo)圖像之前所有圖像的表面特征值，構(gòu)建第二表面特征組；

20、則目標(biāo)像素點(diǎn)在圖像中的表面特征變化值滿足關(guān)系式為：

21、；式中，為目標(biāo)像素點(diǎn)在圖像中的表面特征變化值，為窗口內(nèi)像素點(diǎn)的表面特征值，為第一表面特征組與第二表面特征組之間的相似度，為窗口內(nèi)所有像素點(diǎn)，表示歸一化處理。

22、通過(guò)比較不同圖像中相同位置像素點(diǎn)的顏色變化，可以更準(zhǔn)確的捕捉到圖像內(nèi)容的變化，通過(guò)分析顏色變化，可以在一定程度上消除火光對(duì)圖像分析的影響。

23、優(yōu)選地，所述第一表面特征組與第二表面特征組之間的相似度由dtw算法計(jì)算得到。

24、優(yōu)選地，所述計(jì)算目標(biāo)像素點(diǎn)的表面特征值包括：

25、計(jì)算目標(biāo)像素點(diǎn)在目標(biāo)圖像中h值、s值和v值的梯度變化之和的平均值；

26、將所述平均值作為目標(biāo)像素點(diǎn)的表面特征值。

27、優(yōu)選地，所述計(jì)算目標(biāo)像素點(diǎn)的表面特征值包括：

28、分別計(jì)算目標(biāo)像素點(diǎn)在目標(biāo)圖像中h值、s值和v值的梯度變化；

29、將h值、s值和v值的梯度變化加權(quán)平均得到目標(biāo)像素點(diǎn)的表面特征值。

30、通過(guò)對(duì)h值、s值和v值的梯度變化進(jìn)行加權(quán)平均，可以賦予不同顏色通道不同的重視程度。例如，如果色相變化對(duì)于特定的圖像分析任務(wù)更為重要，可以給予h值的梯度變化更高的權(quán)重。

31、第二方面，基于機(jī)器視覺(jué)的電纜耐火測(cè)試系統(tǒng)，包括：處理器和存儲(chǔ)器，所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序指令，當(dāng)所述計(jì)算機(jī)程序指令被所述處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)上述的基于機(jī)器視覺(jué)的電纜耐火測(cè)試方法。

32、本發(fā)明的有益效果如下：

33、本發(fā)明通過(guò)將電纜耐火測(cè)試圖像預(yù)處理生成hsv圖像集，對(duì)圖像中的像素點(diǎn)進(jìn)行表面特征值計(jì)算，可以更精確地分析電纜材料在高溫下的顏色變化，通過(guò)計(jì)算火焰影響程度并設(shè)定閾值，可以準(zhǔn)確地檢測(cè)出火焰的位置和形態(tài)，增強(qiáng)測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。

技術(shù)特征：

1.基于機(jī)器視覺(jué)的電纜耐火測(cè)試方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于機(jī)器視覺(jué)的電纜耐火測(cè)試方法，其特征在于，所述計(jì)算目標(biāo)像素點(diǎn)的表面特征值包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于機(jī)器視覺(jué)的電纜耐火測(cè)試方法，其特征在于，在計(jì)算目標(biāo)像素點(diǎn)的表面特征值之后，對(duì)所述表面特征值進(jìn)行歸一化，歸一化后的表面特征值滿足關(guān)系式為：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于機(jī)器視覺(jué)的電纜耐火測(cè)試方法，其特征在于，所述目標(biāo)像素點(diǎn)在圖像中的表面特征變化值的獲取過(guò)程包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于機(jī)器視覺(jué)的電纜耐火測(cè)試方法，其特征在于，所述第一表面特征組與第二表面特征組之間的相似度由dtw算法計(jì)算得到。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于機(jī)器視覺(jué)的電纜耐火測(cè)試方法，其特征在于，所述計(jì)算目標(biāo)像素點(diǎn)的表面特征值包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于機(jī)器視覺(jué)的電纜耐火測(cè)試方法，其特征在于，所述計(jì)算目標(biāo)像素點(diǎn)的表面特征值包括：

8.基于機(jī)器視覺(jué)的電纜耐火測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，包括：處理器和存儲(chǔ)器，所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序指令，當(dāng)所述計(jì)算機(jī)程序指令被所述處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的基于機(jī)器視覺(jué)的電纜耐火測(cè)試方法。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，本發(fā)明尤其涉及基于機(jī)器視覺(jué)的電纜耐火測(cè)試方法及系統(tǒng)，該方法包括：采集多張電纜耐火測(cè)試圖像并預(yù)處理生成HSV圖像集；將所述圖像集中任一圖像作為目標(biāo)圖像，目標(biāo)圖像中任一像素點(diǎn)作為目標(biāo)像素點(diǎn)，計(jì)算目標(biāo)像素點(diǎn)的表面特征值，表面特征值與目標(biāo)像素點(diǎn)的HSV變化值正相關(guān)；計(jì)算目標(biāo)像素點(diǎn)的火焰影響程度；將火焰影響程度大于預(yù)設(shè)的閾值的目標(biāo)像素點(diǎn)標(biāo)記為火焰點(diǎn)，進(jìn)而在圖像集中檢測(cè)出火焰的位置和形態(tài)。本發(fā)明通過(guò)計(jì)算火焰影響程度，將火焰影響程度大于預(yù)設(shè)閾值的像素點(diǎn)標(biāo)記為火焰點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)火焰位置的精確識(shí)別，從而提高電纜測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。

技術(shù)研發(fā)人員：楊曉東,周鑫,劉文庭,王福來(lái),楊澤強(qiáng)
受保護(hù)的技術(shù)使用者：廣州市新興電纜實(shí)業(yè)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6