CN104156936A - 一种电弧检测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电弧检测方法及装置，包括：获取对待检测区域采用固定角度拍摄的视频中的当前视频图像；并基于当前使用的背景图像，对该当前视频图像进行前景检测，得到该当前视频图像的前景图像；并确定该前景图像中的各连通区域；以及根据该各连通区域中是否存在面积大于预设面积阈值的连通区域，确定在该当前视频图像对应时刻在该待检测区域中是否发生电弧现象。采用本发明实施例提供的方案，从而使得进行电弧检测时的检测过程更简便，且提高了检测效率。

Description

一种电弧检测方法及装置

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域和图像处理技术领域，尤其涉及一种电弧检测方法及装置。

背景技术

电弧是一种气体放电现象，是空气的电击穿，也是一种等离子体。电弧可能发生在开关、断路器、继电器触点、保险丝和较差的电缆终端，当电路被断开或者在连接器发生不良连接时，可能在连接器的触点两端形成电弧放电。其原理为：在触头开始分离时，作用在它们之间的接触压力将减小，接触面积也缩小，接触电阻和触头中放出的热量就增加。热量集中在很小的体积中，金属被加热到高温而融化，在触头之间形成液态金属桥，最后金属桥被拉开，在触头之间形成过渡的或稳定的电弧。

电弧可以对电力分配系统和电气设备产生不良的影响，所以，通过对电弧的检测，可以使操作人员在第一时间获知电气设备的使用状况，如针对火车站台、变电站等场景中的电气设备进行电弧检测。

目前，电弧检测方法通常是通过对电气电路中电压或电流的检测，确定是否发生电弧现象，这需要专业人员通过专用的检测电路才能够完成，检测过程较复杂，且效率较低。

发明内容

本发明实施例提供一种电弧检测方法及装置，用以解决现有技术中存在的进行电弧检测时检测过程复杂且效率低的问题。

本发明实施例提供一种电弧检测方法，包括：

获取对待检测区域采用固定角度拍摄的视频中的当前视频图像；

基于当前使用的背景图像，对所述当前视频图像进行前景检测，得到所述当前视频图像的前景图像；

确定所述前景图像中的各连通区域；

根据所述各连通区域中是否存在面积大于预设面积阈值的连通区域，确定在所述当前视频图像对应时刻在所述待检测区域中是否发生电弧现象。

本发明实施例还提供一种电弧检测装置，包括：

获取单元，用于获取对待检测区域采用固定角度拍摄的视频中的当前视频图像；

前景检测单元，用于基于当前使用的背景图像，对所述当前视频图像进行前景检测，得到所述当前视频图像的前景图像；

连通区域确定单元，用于确定所述前景图像中的各连通区域；

电弧检测单元，用于根据所述各连通区域中是否存在面积大于预设面积阈值的连通区域，确定在所述当前视频图像对应时刻在所述待检测区域中是否发生电弧现象。

本发明有益效果包括：

本发明实施例提供的方法中，在进行电弧检测时，获取对待检测区域采用固定角度拍摄的视频中的当前视频图像，并基于当前使用的背景图像，对当前视频图像进行前景检测，得到当前视频图像的前景图像，并确定前景图像中的各连通区域，然后根据各连通区域中是否存在面积大于预设面积阈值的连通区域，确定在当前视频图像对应时刻在所述待检测区域中是否发生电弧现象。即本发明实施例中基于图像处理的手段，实现了对是否发生电弧现象的快速有效的检测，相比现有技术，不再需要对电气电路中电压或电流进行检测，从而使得进行电弧检测时的检测过程更简便，且提高了检测效率。

本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明实施例提供的电弧检测方法的流程图；

图2为本发明实施例1中提供的电弧检测方法的流程图；

图3为本发明实施例2中提供的电弧检测装置的结构示意图。

具体实施方式

为了给出提高进行电弧检测的便利性和检测效率的实现方案，本发明实施例提供了一种电弧检测方法及装置，以下结合说明书附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。并且在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本发明实施例提供一种电弧检测方法，如图1所示，包括：

步骤101、获取对待检测区域采用固定角度拍摄的视频中的当前视频图像。

步骤102、基于当前使用的背景图像，对该当前视频图像进行前景检测，得到该当前视频图像的前景图像。

步骤103、确定该前景图像中的各连通区域。

步骤104、根据该各连通区域中是否存在面积大于预设面积阈值的连通区域，确定在该当前视频图像对应时刻在该待检测区域中是否发生电弧现象。

本发明实施例中，在对待检测区域进行拍摄时，可以通过固定安装的摄像机，采用固定角度进行拍摄，以便拍摄得到的视频中的场景不会发生变化，后续即可以依次将拍摄的视频中的每个视频图像作为当前视频图像，采用上述图1所示的方法，对在该当前视频图像对应时刻在该待检测区域中是否发生电弧现象进行检测。

本发明实施例提供的上述方法中所使用的背景图像，可以是对待检测区域采用固定角度拍摄的视频中的未发生电弧现象的视频图像，也可以是根据视频中连续的多个视频图像，采用预设背景图像生成方式，生成的背景图像，例如可以采用中值法生成背景图像，具体如下：

$b(x,y)=\left\{\begin{array}{cc}b(x,y)+1& f(x,y,k)>b(x,y)\\ b(x,y)-1& f(x,y,k)<b(x,y)\end{array}\right.;$

其中，f(x,y,k)为N个连续的视频图像中第k个视频图像的像素点(x,y)的像素值，b(x,y)为背景图像中像素点(x,y)的像素值，采用上述公式k依次取值1-N进行迭代，最终得到的b(x,y)作为生成的背景图像中像素点(x,y)的像素值。

本发明实施例中，还可以对使用的背景图像进行更新，得到最新的背景图像，并在下次更新背景图像之前，使用该最新的背景图像，以便使得电弧检测结果更准确，具体可以采用如下方式对背景图像进行更新，即生成最新的背景图像：

第一种方式：在预设时刻到达时，根据视频中从该预设时刻起连续的多个视频图像，采用预设背景图像生成方式，生成背景图像。

例如，该预设时刻可以为视频中的场景的光线明显发生变化的时刻。

第二种方式：在预设生成周期到达时，根据视频中从该预设生成周期到达时刻起连续的多个视频图像，采用预设背景图像生成方式，生成背景图像。

例如，从视频的起始时刻开始，监控该预设生成周期，每次当该预设生成周期到达时，对背景图像进行更新，生成最新的背景图像。

第三种方式：在视频中从上一次生成背景图像所根据的最后一个视频图像起间隔预设数量的视频图像之后，根据从该间隔预设数量的视频图像起连续的多个视频图像，采用预设背景图像生成方式，生成背景图像。

其中，预设数量可以根据实际需要进行灵活设置，例如，设置为75。

上述三种方式可以任意结合使用，且其中所采用的预设背景图像生成方式，可以为上述的中值法。

下面结合附图，用具体实施例对本发明提供的方法及装置进行详细描述。

实施例1：

图2为本发明实施例1提供的电弧检测方法的流程图，具体包括如下处理步骤：

步骤201、获取对待检测区域采用固定角度拍摄的视频中的当前视频图像。

步骤202、基于当前使用的背景图像，对该当前视频图像进行前景检测，得到该当前视频图像的前景图像。

本发明实施例中，具体可以采用如下方式对该当前视频图像进行前景检测：

第一种方式：针对当前视频图像中的每个像素点，确定该像素点的像素值与背景图像中相同位置的像素点的像素值的差值的绝对值，是否大于第一预设像素阈值，其中，该第一预设像素阈值可以根据实际需要进行灵活设置，考虑到发生电弧现象时的高亮特点，可以将该第一预设像素阈值设置的较大，例如，当像素值的取值范围为0-255时，可以将第一预设像素阈值设置为220；

当大于该第一预设像素阈值时，确定当前视频图像的前景图像中相同位置的像素点的像素值为最大像素值，当像素值的取值范围为0-255时，该最大像素值为255；

当不大于该第一预设像素阈值时，确定当前视频图像的前景图像中相同位置的像素点的像素值为最小像素值，当像素值的取值范围为0-255时，该最小像素值为0。

采用上述第一种方式对该当前视频图像进行前景检测，当使用的背景图像中的像素点的像素值普遍较小时，能够较准确的检测出前景图像。

而当使用的背景图像中存在较多像素值较高的像素点时，由于当前视频图像中发生电弧现象的区域的像素点的像素值也较高，所以，当前视频图像和背景图像中这一区域中相同位置的像素点的像素值的差值不会大于该第一预设像素阈值，从而导致检测的准确性较低，为了避免出现这一问题，本发明实施例还提供了如下第一种方式对该当前视频图像进行前景检测：

第二种方式：基于第二预设像素阈值，对当前视频图像进行二值化处理，得到二值化视频图像，其中，二值化处理具体可以采用如下公式：

其中，f(x,y)为当前视频图像的像素点(x,y)的像素值，f(x,y)_binary为二值化视频图像的像素点(x,y)的像素值，当像素值的取值范围为0-255时，最小像素值为0，最大像素值为255，T为第二预设像素值，可以根据实际需要进行灵活设置，考虑到发生电弧现象时的高亮特点，可以将该第二预设像素阈值设置的较大，例如，可以将第二预设像素阈值设置为220；

将该二值化视频图像中与当前使用的二值化的背景图像中像素值为最大像素值的像素点位置相同的像素点的像素值调整为最小像素值，得到的调整后的视频图像作为该当前视频图像的前景图像，即可以采用如下公式调整：

f(x,y)_binary＝最小像素值,ifb(x,y)_binary＝最大像素值；

其中，b(x,y)_binary为二值化的背景图像中像素点(x,y)的像素值；

通过这一调整，可以使得在背景图像中不属于前景的像素点，在当前视频图像中也一定不作为前景的像素点。

在上述第二种方式中所使用的二值化的背景图像，可以预先通过对灰度的背景图像进行二值化处理得到，具体可以如下：

获取当前使用的灰度的背景图像；

基于该第二预设像素阈值，对该灰度的背景图像进行二值化处理，得到二值化的背景图像，其中所采用的二值化处理的方式，可以与对当前视频图像进行二值化处理的方式相同。

本步骤中，在对当前视频图像进行前景检测时，还可以预设前景检测区域，并对当前视频图像的预设前景检测区域进行前景检测，得到当前视频图像的前景图像，所采用的前景检测方式可以为上述第一种方式或第二种方式。其中，该预设前景检测区域可以根据实际需要进行灵活设置，例如，将可能发生电弧现象的区域作为预设前景检测区域。

通过对当前视频图像的预设前景检测区域进行前景检测，得到当前视频图像的前景图像，可以减少计算量，提高处理效率，且能够提高后续针对前景图像进行电弧检测的准确性。

步骤203、对得到的前景图像进行形态学处理，得到处理后的前景图像。

本步骤中所进行的形态学处理，可以包括膨胀处理、腐蚀处理等，其目的是取出前景图像中的噪声，提高后续电弧检测的准确性。

本步骤为可选步骤。

步骤204、确定处理后的前景图像中的各连通区域。

当未执行上述步骤203时，本步骤为确定得到的前景图像中的各连通区域。

确定连通区域具体可以采用现有技术中的各种方式，在此不再进行详细描述。

步骤205、确定各连通区域中是否存在面积大于预设面积阈值的连通区域，如果存在，进入步骤206，如果不存在，进入步骤208。

本步骤中使用的预设面积阈值，可以根据实际需要进行灵活设置。

步骤206、确定在当前视频图像对应时刻在该待检测区域中发生电弧现象。

步骤207、针对在当前视频图像对应时刻在该待检测区域中发生的电弧现象进行报警。

步骤208、确定在当前视频图像对应时刻在该待检测区域中未发生电弧现象。

在通过上述图2所示的流程针对当前视频图像进行电弧检测之后，即可以将当前视频图像的下一个视频图像作为新的当前视频图像，返回上述步骤201，对该新的当前视频图像进行电弧检测。

本发明实施例提供的上述电弧检测方法中，像素点的像素值具体可以为像素点的亮度值。

采用本发明实施例提供的上述电弧检测方式，基于图像处理的手段，实现了对是否发生电弧现象的快速有效的检测，相比现有技术，不再需要对电气电路中电压或电流进行检测，从而使得检测过程更方便，且提高了检测效率。

实施例2：

基于同一发明构思，根据本发明上述实施例提供的电弧检测方法，相应地，本发明实施例2还提供了一种电弧检测装置，其结构示意图如图3所示，具体包括：

获取单元301，用于获取对待检测区域采用固定角度拍摄的视频中的当前视频图像；

前景检测单元302，用于基于当前使用的背景图像，对所述当前视频图像进行前景检测，得到所述当前视频图像的前景图像；

连通区域确定单元303，用于确定所述前景图像中的各连通区域；

电弧检测单元304，用于根据所述各连通区域中是否存在面积大于预设面积阈值的连通区域，确定在所述当前视频图像对应时刻在所述待检测区域中是否发生电弧现象。

进一步的，前景检测单元302，具体用于针对所述当前视频图像中的每个像素点，确定该像素点的像素值与所述背景图像中相同位置的像素点的像素值的差值的绝对值，是否大于第一预设像素阈值；并当大于所述第一预设像素阈值时，确定所述当前视频图像的前景图像中相同位置的像素点的像素值为最大像素值；当不大于所述第一预设像素阈值时，确定所述当前视频图像的前景图像中相同位置的像素点的像素值为最小像素值。

进一步的，前景检测单元302，具体用于基于第二预设像素阈值，对所述当前视频图像进行二值化处理，得到二值化视频图像；并将所述二值化视频图像中与当前使用的二值化的背景图像中像素值为最大像素值的像素点位置相同的像素点的像素值调整为最小像素值，得到的调整后的视频图像作为所述当前视频图像的前景图像。

进一步的，前景检测单元302，还用于采用如下方式生成二值化的背景图像：

获取当前使用的灰度的背景图像；并基于所述第二预设像素阈值，对所述灰度的背景图像进行二值化处理，得到二值化的背景图像。

进一步的，前景检测单元302，具体用于基于当前使用的背景图像，对所述当前视频图像的预设前景检测区域进行前景检测，得到所述当前视频图像的前景图像。

进一步的，连通区域确定单元303，具体用于对所述前景图像进行形态学处理，得到处理后的前景图像；并确定所述处理后的前景图像中的各连通区域。

进一步的，上述电弧检测装置，还包括：

背景图像生成单元305，用于采用如下方式生成背景图像：

在预设时刻到达时，根据所述视频中从所述预设时刻起连续的多个视频图像，采用预设背景图像生成方式，生成背景图像；或者

在预设生成周期到达时，根据所述视频中从所述预设生成周期到达时刻起连续的多个视频图像，采用预设背景图像生成方式，生成背景图像；或者

在所述视频中从上一次生成背景图像所根据的最后一个视频图像起间隔预设数量的视频图像之后，根据从所述间隔预设数量的视频图像起连续的多个视频图像，采用预设背景图像生成方式，生成背景图像。

上述各单元的功能可对应于图1和图2所示流程中的相应处理步骤，在此不再赘述。

综上所述，本发明实施例提供的方案，包括：获取对待检测区域采用固定角度拍摄的视频中的当前视频图像；并基于当前使用的背景图像，对该当前视频图像进行前景检测，得到该当前视频图像的前景图像；并确定该前景图像中的各连通区域；以及根据该各连通区域中是否存在面积大于预设面积阈值的连通区域，确定在该当前视频图像对应时刻在该待检测区域中是否发生电弧现象。采用本发明实施例提供的方案，从而使得进行电弧检测时的检测过程更简便，且提高了检测效率。

本申请的实施例所提供的电弧检测装置可通过计算机程序实现。本领域技术人员应该能够理解，上述的模块划分方式仅是众多模块划分方式中的一种，如果划分为其他模块或不划分模块，只要电弧检测装置具有上述功能，都应该在本申请的保护范围之内。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (14)

1.一种电弧检测方法，其特征在于，包括：

获取对待检测区域采用固定角度拍摄的视频中的当前视频图像；

基于当前使用的背景图像，对所述当前视频图像进行前景检测，得到所述当前视频图像的前景图像；

确定所述前景图像中的各连通区域；

根据所述各连通区域中是否存在面积大于预设面积阈值的连通区域，确定在所述当前视频图像对应时刻在所述待检测区域中是否发生电弧现象。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，基于当前使用的背景图像，对所述当前视频图像进行前景检测，得到所述当前视频图像的前景图像，具体包括：

针对所述当前视频图像中的每个像素点，确定该像素点的像素值与所述背景图像中相同位置的像素点的像素值的差值的绝对值，是否大于第一预设像素阈值；

当大于所述第一预设像素阈值时，确定所述当前视频图像的前景图像中相同位置的像素点的像素值为最大像素值；

当不大于所述第一预设像素阈值时，确定所述当前视频图像的前景图像中相同位置的像素点的像素值为最小像素值。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，基于当前使用的背景图像，对所述当前视频图像进行前景检测，得到所述当前视频图像的前景图像，具体包括：

基于第二预设像素阈值，对所述当前视频图像进行二值化处理，得到二值化视频图像；

将所述二值化视频图像中与当前使用的二值化的背景图像中像素值为最大像素值的像素点位置相同的像素点的像素值调整为最小像素值，得到的调整后的视频图像作为所述当前视频图像的前景图像。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，采用如下方式生成二值化的背景图像：

获取当前使用的灰度的背景图像；

基于所述第二预设像素阈值，对所述灰度的背景图像进行二值化处理，得到二值化的背景图像。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，基于当前使用的背景图像，对所述当前视频图像进行前景检测，得到所述当前视频图像的前景图像，具体为：

基于当前使用的背景图像，对所述当前视频图像的预设前景检测区域进行前景检测，得到所述当前视频图像的前景图像。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，确定所述前景图像中的各连通区域，具体包括：

对所述前景图像进行形态学处理，得到处理后的前景图像；

确定所述处理后的前景图像中的各连通区域。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，采用如下方式生成背景图像：

在预设时刻到达时，根据所述视频中从所述预设时刻起连续的多个视频图像，采用预设背景图像生成方式，生成背景图像；或者

在预设生成周期到达时，根据所述视频中从所述预设生成周期到达时刻起连续的多个视频图像，采用预设背景图像生成方式，生成背景图像；或者

在所述视频中从上一次生成背景图像所根据的最后一个视频图像起间隔预设数量的视频图像之后，根据从所述间隔预设数量的视频图像起连续的多个视频图像，采用预设背景图像生成方式，生成背景图像。

8.一种电弧检测装置，其特征在于，包括：

获取单元，用于获取对待检测区域采用固定角度拍摄的视频中的当前视频图像；

前景检测单元，用于基于当前使用的背景图像，对所述当前视频图像进行前景检测，得到所述当前视频图像的前景图像；

连通区域确定单元，用于确定所述前景图像中的各连通区域；

电弧检测单元，用于根据所述各连通区域中是否存在面积大于预设面积阈值的连通区域，确定在所述当前视频图像对应时刻在所述待检测区域中是否发生电弧现象。

9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述前景检测单元，具体用于针对所述当前视频图像中的每个像素点，确定该像素点的像素值与所述背景图像中相同位置的像素点的像素值的差值的绝对值，是否大于第一预设像素阈值；并当大于所述第一预设像素阈值时，确定所述当前视频图像的前景图像中相同位置的像素点的像素值为最大像素值；当不大于所述第一预设像素阈值时，确定所述当前视频图像的前景图像中相同位置的像素点的像素值为最小像素值。

10.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述前景检测单元，具体用于基于第二预设像素阈值，对所述当前视频图像进行二值化处理，得到二值化视频图像；并将所述二值化视频图像中与当前使用的二值化的背景图像中像素值为最大像素值的像素点位置相同的像素点的像素值调整为最小像素值，得到的调整后的视频图像作为所述当前视频图像的前景图像。

11.如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述前景检测单元，还用于采用如下方式生成二值化的背景图像：

获取当前使用的灰度的背景图像；并基于所述第二预设像素阈值，对所述灰度的背景图像进行二值化处理，得到二值化的背景图像。

12.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述前景检测单元，具体用于基于当前使用的背景图像，对所述当前视频图像的预设前景检测区域进行前景检测，得到所述当前视频图像的前景图像。

13.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述连通区域确定单元，具体用于对所述前景图像进行形态学处理，得到处理后的前景图像；并确定所述处理后的前景图像中的各连通区域。

14.如权利要求8所述的装置，其特征在于，还包括：

背景图像生成单元，用于采用如下方式生成背景图像：

在预设时刻到达时，根据所述视频中从所述预设时刻起连续的多个视频图像，采用预设背景图像生成方式，生成背景图像；或者

在预设生成周期到达时，根据所述视频中从所述预设生成周期到达时刻起连续的多个视频图像，采用预设背景图像生成方式，生成背景图像；或者

在所述视频中从上一次生成背景图像所根据的最后一个视频图像起间隔预设数量的视频图像之后，根据从所述间隔预设数量的视频图像起连续的多个视频图像，采用预设背景图像生成方式，生成背景图像。