CN108228999B - 一种基于小波变换的有机外绝缘表面形貌分析方法及装置 - Google Patents

一种基于小波变换的有机外绝缘表面形貌分析方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种基于小波变换的有机外绝缘表面形貌分析方法及装置，涉及电力系统技术领域。方法包括：获得有机外绝缘表面扫描数据；根据四阶Daubechies小波确定一连续小波函数；确定扫描数据的连续小波变换结果，转换为相对应的离散小波变换结果；确定离散小波函数；进行多尺度分析，生成不同尺寸下的低通和高通滤波器；对扫描数据沿行的方向分别进行一尺度下的低通滤波器与高通滤波器分解处理，形成第一二维矩阵结果；对二维矩阵结果沿列的方向分别进行一尺度下的低通滤波器与高通滤波器分解处理，形成第二二维矩阵结果；根据两种矩阵结果确定扫描数据在一尺度下的分量数据；根据该尺度下的分量数据返回形成第一二维矩阵结果的步骤，直至获得各尺度下的分量数据。

Description

一种基于小波变换的有机外绝缘表面形貌分析方法及装置
技术领域
本发明涉及电力系统技术领域，尤其涉及一种基于小波变换的有机外绝缘表面形貌分析方法及装置。
背景技术
当前，由于我国能源区域与电力负荷区域呈逆向分布，因此大规模远距离输电是解决能源区域与电力负荷区域呈逆向分布的合理途径。在输电方式中，架空线路输电是最主要的方式。在架空线路输电领域中，需要应用大量的绝缘子，绝缘子是在机械上固定、电气上隔离高压导体的绝缘部件，高压电气设备中所有暴露在大气中的绝缘部分都属于高压外绝缘。绝缘子是架空输电线路的重要组成部分，架空输电线路的绝缘主要是外绝缘，一般采用有机材料构成的复合绝缘子。
由有机材料构成的复合绝缘子，其作为架空输电线路的重要组成部分，在电气方面，复合绝缘子要承受长期工作电压的作用以及暂态的操作过电压和雷电过电压的作用；在机械方面，复合绝缘子要承受导线自重的长期机械载荷以及大风、覆冰等天气条件下的其他载荷。除此之外，复合绝缘子还必须有较好的耐气候和耐老化性能，保证复合绝缘子在各种严酷的天气条件下都能稳定可靠的运行。复合绝缘子性能的好坏直接关系到电力系统的安全稳定运行。然而，在实际运行中，复合绝缘子会在上述多种环境应力、机械应力和电气应力的共同作用下出现不可逆的性能的老化与劣化，这为电力系统的安全稳定运行埋下了隐患。因此，准确地诊断复合绝缘子的老化状态，使用具体明确特征规律的参数来表征和反应复合绝缘子的老化状态是至关重要的。
在复合绝缘子的众多技术特点及技术优势中，复合绝缘子优异的表面憎水性，是保证其良好防污闪性能的关键。一般而言，物质的表面憎水性是物质的表面形貌结构与物质的表面化学成分共同作用的结果。在目前关于复合绝缘子表面憎水性的研究中，目前主要关注了表面化学成分对憎水性的影响，而关于表面形貌结构对憎水性的影响的研究尚不充分，这主要是因为针对有机外绝缘表面形貌的表征方法欠缺和不足所导致的。具体而言，现有的针对有机外绝缘表面形貌的表征，主要是使用1维(1D)的剖线形貌来近似或替代实际的3维(3D)表面形貌，这就导致实际分析时误差较大。除此之外，使用不同分辨率的表面形貌测量设备测量同一样品，会出现测量的表面形貌结果与测量设备的分辨率密切相关的现象，这就导致不同测量设备测量获得的结果无法统一分析，究其原因，是因为在分析实际测量获得的表面形貌时，没有将表面形貌的多尺度特性考虑在内。综上可知，为了准确地描述和表征复合绝缘子的表面形貌，寻找一种可以进行多尺度3D分析功能的基于小波变换的有机外绝缘表面形貌分析方法是十分必要的。
发明内容
本发明的实施例提供一种基于小波变换的有机外绝缘表面形貌分析方法及装置，为准确地描述和表征复合绝缘子的表面形貌，提供了一种可以进行多尺度3D分析功能的基于小波变换的有机外绝缘表面形貌分析方法。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种基于小波变换的有机外绝缘表面形貌分析方法，包括：
步骤1、将待分析有机外绝缘表面样品通过原子力显微镜进行扫描测量，获得一测量尺寸内的有机外绝缘表面扫描数据；
步骤2、根据四阶Daubechies小波确定一连续小波函数；
步骤3、根据所述连续小波函数，确定所述测量尺寸内的有机外绝缘表面扫描数据的连续小波变换结果；
步骤4、确定所述连续小波函数相对应的离散小波函数；
步骤5、根据所述离散小波函数，将所述连续小波变换结果转换为相对应的离散小波变换结果；
步骤6、对所述离散小波变换结果进行多尺度分析，生成不同尺寸下的低通滤波器和高通滤波器；
步骤7、根据所述低通滤波器和高通滤波器，对所述测量尺寸内的有机外绝缘表面扫描数据沿着行的方向分别进行一尺度下的低通滤波器与高通滤波器分解处理，形成第一二维矩阵结果；
步骤8、根据所述低通滤波器和高通滤波器，对所述二维矩阵结果沿着列的方向分别进行一尺度下的低通滤波器与高通滤波器分解处理，形成第二二维矩阵结果；
步骤9、根据所述第一二维矩阵结果和第二二维矩阵结果确定所述测量尺寸内的有机外绝缘表面扫描数据在一尺度下的分量数据；根据所述一尺度下的分量数据返回执行步骤7，直至获得各尺度下的分量数据。
具体的，根据四阶Daubechies小波确定一连续小波函数，包括：
根据四阶Daubechies小波作为分析有机外绝缘表面形貌的母小波ψ(t)，将所述母小波ψ(t)进行伸缩和平移处理，确定一连续小波函数为：
Figure GDA0001737066250000031
其中，a为伸缩因子，b为平移因子；R表示实数；t表示连续小波函数中的自变量。
具体的，根据所述连续小波函数，确定所述测量尺寸内的有机外绝缘表面扫描数据的连续小波变换结果，包括：
根据所述连续小波函数，通过公式：
Figure GDA0001737066250000032
确定所述测量尺寸内的有机外绝缘表面扫描数据的连续小波变换结果Wf(a,b)；其中，f(t)表示所述测量尺寸内的有机外绝缘表面扫描数据对应的函数；
Figure GDA0001737066250000033
表示母小波
Figure GDA0001737066250000034
的复共轭。
具体的，所述确定所述连续小波函数相对应的离散小波函数，包括：
将所述伸缩因子a和平移因子b进行离散化，分别为a＝2-j和b＝k2-j；其中，j,k∈Z；Z表示正整数；
确定所述连续小波函数相对应的离散小波函数为：
Figure GDA0001737066250000035
具体的，所述根据所述离散小波函数，将所述连续小波变换结果转换为相对应的离散小波变换结果，包括：
根据所述离散小波函数，将所述连续小波变换结果转换为相对应的离散小波变换结果为：
Figure GDA0001737066250000036
具体的，所述对所述离散小波变换结果进行多尺度分析，生成不同尺寸下的低通滤波器和高通滤波器，包括：
对所述离散小波变换结果进行多尺度分析，生成不同尺寸下的低通滤波器为：
Figure GDA0001737066250000041
对所述离散小波变换结果进行多尺度分析，生成不同尺寸下的高通滤波器为：
Figure GDA0001737066250000042
其中，x为积分变量；φ表示母小波ψ(t)对应的尺度函数；j′表示尺寸编号。
具体的，所述根据所述低通滤波器和高通滤波器，对所述测量尺寸内的有机外绝缘表面扫描数据沿着行的方向分别进行一尺度下的低通滤波器与高通滤波器分解处理，形成第一二维矩阵结果，包括：
根据所述低通滤波器和高通滤波器，对所述测量尺寸内的有机外绝缘表面扫描数据沿着行的方向分别进行第i个尺度下的低通滤波器与高通滤波器分解处理，分别得到：
Figure GDA0001737066250000043
和
Figure GDA0001737066250000044
其中，n表示采样位置；i为尺度参数；N表示采样位置总数；
Figure GDA0001737066250000045
表示行的方向的第i个尺度下的第n个采样位置的低通滤波器分解处理结果；
Figure GDA0001737066250000046
表示行的方向的第i个尺度下的第n个采样位置的高通滤波器分解处理结果；
根据所述
Figure GDA0001737066250000047
和
Figure GDA0001737066250000048
形成第i个尺度下的第一二维矩阵结果。
具体的，所述根据所述低通滤波器和高通滤波器，对所述二维矩阵结果沿着列的方向分别进行一尺度下的低通滤波器与高通滤波器分解处理，形成第二二维矩阵结果，包括：
根据所述低通滤波器和高通滤波器，对所述二维矩阵结果沿着列的方向分别进行第i个尺度下的低通滤波器与高通滤波器分解处理，分别得到：
Figure GDA0001737066250000049
和
Figure GDA00017370662500000410
其中，
Figure GDA00017370662500000411
表示列的方向的第i个尺度下的第n个采样位置的低通滤波器分解处理结果；
Figure GDA00017370662500000412
表示列的方向的第i个尺度下的第n个采样位置的高通滤波器分解处理结果；
根据所述
Figure GDA0001737066250000051
和
Figure GDA0001737066250000052
形成第i个尺度下的第二二维矩阵结果。
具体的，根据所述第一二维矩阵结果和第二二维矩阵结果确定所述测量尺寸内的有机外绝缘表面扫描数据在一尺度下的分量数据；根据所述一尺度下的分量数据返回执行步骤7，直至获得各尺度下的分量数据，包括：
根据所述第一二维矩阵结果和第二二维矩阵结果确定所述测量尺寸内的有机外绝缘表面扫描数据在第i个尺度下的近似分量Ai、水平分量Vi、垂直分量Hi和对角线分量Di；
根据所述近似分量Ai返回执行步骤7，经过所述步骤7、步骤8和步骤9得到第i+1个尺度下的近似分量Ai+1、水平分量Vi+1、垂直分量Hi+1和对角线分量Di+1；再根据所述近似分量Ai+1返回执行步骤7，直至获得各尺度下的分量数据。
具体的，所述各尺度下的分量数据的尺度数为K；
其中，K≤log2M；M为最大采样点数。
一种基于小波变换的有机外绝缘表面形貌分析装置，包括：
有机外绝缘表面扫描数据获取单元，用于将待分析有机外绝缘表面样品通过原子力显微镜进行扫描测量，获得一测量尺寸内的有机外绝缘表面扫描数据；
连续小波函数确定单元，用于根据四阶Daubechies小波确定一连续小波函数；
连续小波变换结果确定单元，用于根据所述连续小波函数，确定所述测量尺寸内的有机外绝缘表面扫描数据的连续小波变换结果；
离散小波函数确定单元，用于确定所述连续小波函数相对应的离散小波函数。
离散小波变换结果确定单元，用于根据所述离散小波函数，将所述连续小波变换结果转换为相对应的离散小波变换结果；
滤波器生成单元，用于对所述离散小波变换结果进行多尺度分析，生成不同尺寸下的低通滤波器和高通滤波器；
第一二维矩阵结果生成单元，用于根据所述低通滤波器和高通滤波器，对所述测量尺寸内的有机外绝缘表面扫描数据沿着行的方向分别进行一尺度下的低通滤波器与高通滤波器分解处理，形成第一二维矩阵结果；
第二二维矩阵结果生成单元，用于根据所述低通滤波器和高通滤波器，对所述二维矩阵结果沿着列的方向分别进行一尺度下的低通滤波器与高通滤波器分解处理，形成第二二维矩阵结果；
分量数据确定单元，用于根据所述第一二维矩阵结果和第二二维矩阵结果确定所述测量尺寸内的有机外绝缘表面扫描数据在一尺度下的分量数据；
根据所述分量数据确定单元确定的一尺度下的分量数据返回第一二维矩阵结果生成单元，通过执行第一二维矩阵结果生成单元、第二二维矩阵结果生成单元和分量数据确定单元的步骤，直至获得各尺度下的分量数据。
另外，所述连续小波函数确定单元，具体用于：
根据四阶Daubechies小波作为分析有机外绝缘表面形貌的母小波ψ(t)，将所述母小波ψ(t)进行伸缩和平移处理，确定一连续小波函数为：
Figure GDA0001737066250000061
其中，a为伸缩因子，b为平移因子；R表示实数；t表示连续小波函数中的自变量。
另外，所述连续小波变换结果确定单元，具体用于：
根据所述连续小波函数，通过公式：
Figure GDA0001737066250000062
确定所述测量尺寸内的有机外绝缘表面扫描数据的连续小波变换结果Wf(a,b)；其中，f(t)表示所述测量尺寸内的有机外绝缘表面扫描数据对应的函数；
Figure GDA0001737066250000063
表示母小波
Figure GDA0001737066250000064
的复共轭。
此外，所述离散小波函数确定单元，具体用于：
将所述伸缩因子a和平移因子b进行离散化，分别为a＝2-j和b＝k2-j；其中，j,k∈Z；Z表示正整数；
确定所述连续小波函数相对应的离散小波函数为：
Figure GDA0001737066250000065
此外，所述离散小波变换结果确定单元，具体用于：
根据所述离散小波函数，将所述连续小波变换结果转换为相对应的离散小波变换结果为：
Figure GDA0001737066250000066
此外，所述滤波器生成单元，具体用于：
对所述离散小波变换结果进行多尺度分析，生成不同尺寸下的低通滤波器为：
Figure GDA0001737066250000071
对所述离散小波变换结果进行多尺度分析，生成不同尺寸下的高通滤波器为：
Figure GDA0001737066250000072
其中，x为积分变量；φ表示母小波ψ(t)对应的尺度函数；j′表示尺寸编号。
此外，所述第一二维矩阵结果生成单元，具体用于：
根据所述低通滤波器和高通滤波器，对所述测量尺寸内的有机外绝缘表面扫描数据沿着行的方向分别进行第i个尺度下的低通滤波器与高通滤波器分解处理，分别得到：
Figure GDA0001737066250000073
和
Figure GDA0001737066250000074
其中，n表示采样位置；i为尺度参数；N表示采样位置总数；
Figure GDA0001737066250000075
表示行的方向的第i个尺度下的第n个采样位置的低通滤波器分解处理结果；
Figure GDA0001737066250000076
表示行的方向的第i个尺度下的第n个采样位置的高通滤波器分解处理结果；
根据所述
Figure GDA0001737066250000077
和
Figure GDA0001737066250000078
形成第i个尺度下的第一二维矩阵结果。
此外，所述第二二维矩阵结果生成单元，具体用于：
根据所述低通滤波器和高通滤波器，对所述二维矩阵结果沿着列的方向分别进行第i个尺度下的低通滤波器与高通滤波器分解处理，分别得到：
Figure GDA0001737066250000079
和
Figure GDA00017370662500000710
其中，
Figure GDA00017370662500000711
表示列的方向的第i个尺度下的第n个采样位置的低通滤波器分解处理结果；
Figure GDA00017370662500000712
表示列的方向的第i个尺度下的第n个采样位置的高通滤波器分解处理结果；
根据所述
Figure GDA00017370662500000713
和
Figure GDA00017370662500000714
形成第i个尺度下的第二二维矩阵结果。
此外，所述分量数据确定单元，具体用于：
根据所述第一二维矩阵结果和第二二维矩阵结果确定所述测量尺寸内的有机外绝缘表面扫描数据在第i个尺度下的近似分量Ai、水平分量Vi、垂直分量Hi和对角线分量Di；
根据所述近似分量Ai返回第一二维矩阵结果生成单元，通过执行第一二维矩阵结果生成单元、第二二维矩阵结果生成单元和分量数据确定单元的步骤得到第i+1个尺度下的近似分量Ai+1、水平分量Vi+1、垂直分量Hi+1和对角线分量Di+1；再根据所述近似分量Ai+1返回第一二维矩阵结果生成单元，直至获得各尺度下的分量数据。
此外，所述分量数据确定单元所获得的各尺度下的分量数据的尺度数为K；
其中，K≤log2M；M为最大采样点数。
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现以下步骤：
步骤1、将待分析有机外绝缘表面样品通过原子力显微镜进行扫描测量，获得一测量尺寸内的有机外绝缘表面扫描数据；
步骤2、根据四阶Daubechies小波确定一连续小波函数；
步骤3、根据所述连续小波函数，确定所述测量尺寸内的有机外绝缘表面扫描数据的连续小波变换结果；
步骤4、确定所述连续小波函数相对应的离散小波函数；
步骤5、根据所述离散小波函数，将所述连续小波变换结果转换为相对应的离散小波变换结果；
步骤6、对所述离散小波变换结果进行多尺度分析，生成不同尺寸下的低通滤波器和高通滤波器；
步骤7、根据所述低通滤波器和高通滤波器，对所述测量尺寸内的有机外绝缘表面扫描数据沿着行的方向分别进行一尺度下的低通滤波器与高通滤波器分解处理，形成第一二维矩阵结果；
步骤8、根据所述低通滤波器和高通滤波器，对所述二维矩阵结果沿着列的方向分别进行一尺度下的低通滤波器与高通滤波器分解处理，形成第二二维矩阵结果；
步骤9、根据所述第一二维矩阵结果和第二二维矩阵结果确定所述测量尺寸内的有机外绝缘表面扫描数据在一尺度下的分量数据；根据所述一尺度下的分量数据返回执行步骤7，直至获得各尺度下的分量数据。
一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现以下步骤：
步骤1、将待分析有机外绝缘表面样品通过原子力显微镜进行扫描测量，获得一测量尺寸内的有机外绝缘表面扫描数据；
步骤2、根据四阶Daubechies小波确定一连续小波函数；
步骤3、根据所述连续小波函数，确定所述测量尺寸内的有机外绝缘表面扫描数据的连续小波变换结果；
步骤4、确定所述连续小波函数相对应的离散小波函数；
步骤5、根据所述离散小波函数，将所述连续小波变换结果转换为相对应的离散小波变换结果；
步骤6、对所述离散小波变换结果进行多尺度分析，生成不同尺寸下的低通滤波器和高通滤波器；
步骤7、根据所述低通滤波器和高通滤波器，对所述测量尺寸内的有机外绝缘表面扫描数据沿着行的方向分别进行一尺度下的低通滤波器与高通滤波器分解处理，形成第一二维矩阵结果；
步骤8、根据所述低通滤波器和高通滤波器，对所述二维矩阵结果沿着列的方向分别进行一尺度下的低通滤波器与高通滤波器分解处理，形成第二二维矩阵结果；
步骤9、根据所述第一二维矩阵结果和第二二维矩阵结果确定所述测量尺寸内的有机外绝缘表面扫描数据在一尺度下的分量数据；根据所述一尺度下的分量数据返回执行步骤7，直至获得各尺度下的分量数据。
本发明实施例提供的一种基于小波变换的有机外绝缘表面形貌分析方法及装置，方法包括：步骤1、将待分析有机外绝缘表面样品通过原子力显微镜进行扫描测量，获得一测量尺寸内的有机外绝缘表面扫描数据；步骤2、根据四阶Daubechies小波确定一连续小波函数；步骤3、根据所述连续小波函数，确定所述测量尺寸内的有机外绝缘表面扫描数据的连续小波变换结果；步骤4、确定所述连续小波函数相对应的离散小波函数；步骤5、根据所述离散小波函数，将所述连续小波变换结果转换为相对应的离散小波变换结果；步骤6、对所述离散小波变换结果进行多尺度分析，生成不同尺寸下的低通滤波器和高通滤波器；步骤7、根据所述低通滤波器和高通滤波器，对所述测量尺寸内的有机外绝缘表面扫描数据沿着行的方向分别进行一尺度下的低通滤波器与高通滤波器分解处理，形成第一二维矩阵结果；步骤8、根据所述低通滤波器和高通滤波器，对所述二维矩阵结果沿着列的方向分别进行一尺度下的低通滤波器与高通滤波器分解处理，形成第二二维矩阵结果；步骤9、根据所述第一二维矩阵结果和第二二维矩阵结果确定所述测量尺寸内的有机外绝缘表面扫描数据在一尺度下的分量数据；根据所述一尺度下的分量数据返回执行步骤7，直至获得各尺度下的分量数据。通过上述步骤，本发明能够实现一种判断准确，应用方便，且结果唯一与测量设备无关的有机外绝缘3D形貌多尺度分析方式，从而能够准确地描述和表征复合绝缘子的表面形貌。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供一种基于小波变换的有机外绝缘表面形貌分析方法的流程图；
图2为本发明实施例提供一种基于小波变换的有机外绝缘表面形貌分析装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明实施例提供一种基于小波变换的有机外绝缘表面形貌分析方法，包括：
步骤1、将待分析有机外绝缘表面样品通过原子力显微镜进行扫描测量，获得一测量尺寸内的有机外绝缘表面扫描数据。
该原子力显微镜可以采用Asylum Research公司生产的MFP型原子力显微镜，可以在Tap-Mode模式下进行扫描测量，得到测量尺寸为xμm×yμm的有机外绝缘表面扫描数据。
步骤2、根据四阶Daubechies小波确定一连续小波函数。
步骤3、根据所述连续小波函数，确定所述测量尺寸内的有机外绝缘表面扫描数据的连续小波变换结果。
步骤4、确定所述连续小波函数相对应的离散小波函数。
步骤5、根据所述离散小波函数，将所述连续小波变换结果转换为相对应的离散小波变换结果。
步骤6、对所述离散小波变换结果进行多尺度分析，生成不同尺寸下的低通滤波器和高通滤波器。
步骤7、根据所述低通滤波器和高通滤波器，对所述测量尺寸内的有机外绝缘表面扫描数据沿着行的方向分别进行一尺度下的低通滤波器与高通滤波器分解处理，形成第一二维矩阵结果。
步骤8、根据所述低通滤波器和高通滤波器，对所述二维矩阵结果沿着列的方向分别进行一尺度下的低通滤波器与高通滤波器分解处理，形成第二二维矩阵结果。
步骤9、根据所述第一二维矩阵结果和第二二维矩阵结果确定所述测量尺寸内的有机外绝缘表面扫描数据在一尺度下的分量数据；确定各尺寸下的分量数据是否均已经获得，若全部获得则结束；若未全部获得，则根据所述一尺度下的分量数据返回执行步骤7，直至获得各尺度下的分量数据。
具体的，上述步骤2中，根据四阶Daubechies小波确定一连续小波函数，可以采用如下方式：
根据四阶Daubechies小波作为分析有机外绝缘表面形貌的母小波ψ(t)，将所述母小波ψ(t)进行伸缩和平移处理，确定一连续小波函数为：
Figure GDA0001737066250000111
其中，a为伸缩因子，b为平移因子；R表示实数；t表示连续小波函数中的自变量。
具体的，上述步骤3中的根据所述连续小波函数，确定所述测量尺寸内的有机外绝缘表面扫描数据的连续小波变换结果，可以采用如下方式：
根据所述连续小波函数，通过公式：
Figure GDA0001737066250000121
确定所述测量尺寸内的有机外绝缘表面扫描数据的连续小波变换结果Wf(a,b)；其中，f(t)表示所述测量尺寸内的有机外绝缘表面扫描数据对应的函数；
Figure GDA0001737066250000122
表示母小波
Figure GDA0001737066250000123
的复共轭。
具体的，上述步骤4中的确定所述连续小波函数相对应的离散小波函数，可以采用如下方式实现：
将所述伸缩因子a和平移因子b进行离散化，分别为a＝2-j和b＝k2-j；其中，j,k∈Z；Z表示正整数；
确定所述连续小波函数相对应的离散小波函数为：
Figure GDA0001737066250000124
具体的，上述步骤5中的根据所述离散小波函数，将所述连续小波变换结果转换为相对应的离散小波变换结果，可以采用如下方式实现：
根据所述离散小波函数，将所述连续小波变换结果转换为相对应的离散小波变换结果为：
Figure GDA0001737066250000125
具体的，上述步骤6中的对所述离散小波变换结果进行多尺度分析，生成不同尺寸下的低通滤波器和高通滤波器，可以采用如下方式实现：
对所述离散小波变换结果进行多尺度分析，生成不同尺寸下的低通滤波器为：
Figure GDA0001737066250000126
对所述离散小波变换结果进行多尺度分析，生成不同尺寸下的高通滤波器为：
Figure GDA0001737066250000127
其中，x为积分变量；φ表示母小波ψ(t)对应的尺度函数；j′表示尺寸编号。
具体的，上述步骤7中的根据所述低通滤波器和高通滤波器，对所述测量尺寸内的有机外绝缘表面扫描数据沿着行的方向分别进行一尺度下的低通滤波器与高通滤波器分解处理，形成第一二维矩阵结果，可以采用如下方式实现：
根据所述低通滤波器和高通滤波器，对所述测量尺寸内的有机外绝缘表面扫描数据沿着行的方向分别进行第i个尺度下的低通滤波器与高通滤波器分解处理，分别得到：
Figure GDA0001737066250000131
和
Figure GDA00017370662500001312
其中，n表示采样位置；i为尺度参数；N表示采样位置总数；
Figure GDA0001737066250000132
表示行的方向的第i个尺度下的第n个采样位置的低通滤波器分解处理结果；
Figure GDA0001737066250000133
表示行的方向的第i个尺度下的第n个采样位置的高通滤波器分解处理结果。
根据所述
Figure GDA0001737066250000134
和
Figure GDA0001737066250000135
形成第i个尺度下的第一二维矩阵结果。
具体的，上述步骤8中的根据所述低通滤波器和高通滤波器，对所述二维矩阵结果沿着列的方向分别进行一尺度下的低通滤波器与高通滤波器分解处理，形成第二二维矩阵结果，可以采用如下方式实现：
根据所述低通滤波器和高通滤波器，对所述二维矩阵结果沿着列的方向分别进行第i个尺度下的低通滤波器与高通滤波器分解处理，分别得到：
Figure GDA0001737066250000136
和
Figure GDA0001737066250000137
其中，
Figure GDA0001737066250000138
表示列的方向的第i个尺度下的第n个采样位置的低通滤波器分解处理结果；
Figure GDA0001737066250000139
表示列的方向的第i个尺度下的第n个采样位置的高通滤波器分解处理结果。
根据所述
Figure GDA00017370662500001310
和
Figure GDA00017370662500001311
形成第i个尺度下的第二二维矩阵结果。
具体的，上述步骤9中的根据所述第一二维矩阵结果和第二二维矩阵结果确定所述测量尺寸内的有机外绝缘表面扫描数据在一尺度下的分量数据；确定各尺寸下的分量数据是否均已经获得，若全部获得则结束；若未全部获得，则根据所述一尺度下的分量数据返回执行步骤7，直至获得各尺度下的分量数据，可以采用如下方式实现：
根据所述第一二维矩阵结果和第二二维矩阵结果确定所述测量尺寸内的有机外绝缘表面扫描数据在第i个尺度下的近似分量Ai、水平分量Vi、垂直分量Hi和对角线分量Di。
根据所述近似分量Ai返回执行步骤7，经过所述步骤7、步骤8和步骤9得到第i+1个尺度下的近似分量Ai+1、水平分量Vi+1、垂直分量Hi+1和对角线分量Di+1；再根据所述近似分量Ai+1返回执行步骤7，直至获得各尺度下的分量数据。
具体的，上述各尺度下的分量数据的尺度数为K；
其中，K≤log2M；M为最大采样点数。例如，在本发明实施例中，可以对有机外绝缘(如硅橡胶)表面每个方向上进行采样，最大采样点数为384。则通过上述K≤log2M可知，K＝8较为合适。
本发明实施例提供的一种基于小波变换的有机外绝缘表面形貌分析方法，包括：步骤1、将待分析有机外绝缘表面样品通过原子力显微镜进行扫描测量，获得一测量尺寸内的有机外绝缘表面扫描数据；步骤2、根据四阶Daubechies小波确定一连续小波函数；步骤3、根据所述连续小波函数，确定所述测量尺寸内的有机外绝缘表面扫描数据的连续小波变换结果；步骤4、确定所述连续小波函数相对应的离散小波函数；步骤5、根据所述离散小波函数，将所述连续小波变换结果转换为相对应的离散小波变换结果；步骤6、对所述离散小波变换结果进行多尺度分析，生成不同尺寸下的低通滤波器和高通滤波器；步骤7、根据所述低通滤波器和高通滤波器，对所述测量尺寸内的有机外绝缘表面扫描数据沿着行的方向分别进行一尺度下的低通滤波器与高通滤波器分解处理，形成第一二维矩阵结果；步骤8、根据所述低通滤波器和高通滤波器，对所述二维矩阵结果沿着列的方向分别进行一尺度下的低通滤波器与高通滤波器分解处理，形成第二二维矩阵结果；步骤9、根据所述第一二维矩阵结果和第二二维矩阵结果确定所述测量尺寸内的有机外绝缘表面扫描数据在一尺度下的分量数据；根据所述一尺度下的分量数据返回执行步骤7，直至获得各尺度下的分量数据。通过上述步骤，本发明能够实现一种判断准确，应用方便，且结果唯一与测量设备无关的有机外绝缘3D形貌多尺度分析方式，从而能够准确地描述和表征复合绝缘子的表面形貌。
对应于上述图1所示的方法实施例，如图2所示，本发明实施例还提供一种基于小波变换的有机外绝缘表面形貌分析装置，包括：
有机外绝缘表面扫描数据获取单元21，用于将待分析有机外绝缘表面样品通过原子力显微镜进行扫描测量，获得一测量尺寸内的有机外绝缘表面扫描数据。
连续小波函数确定单元22，用于根据四阶Daubechies小波确定一连续小波函数。
连续小波变换结果确定单元23，用于根据所述连续小波函数，确定所述测量尺寸内的有机外绝缘表面扫描数据的连续小波变换结果。
离散小波函数确定单元24，用于确定所述连续小波函数相对应的离散小波函数。
离散小波变换结果确定单元25，用于根据所述离散小波函数，将所述连续小波变换结果转换为相对应的离散小波变换结果。
滤波器生成单元26，用于对所述离散小波变换结果进行多尺度分析，生成不同尺寸下的低通滤波器和高通滤波器。
第一二维矩阵结果生成单元27，用于根据所述低通滤波器和高通滤波器，对所述测量尺寸内的有机外绝缘表面扫描数据沿着行的方向分别进行一尺度下的低通滤波器与高通滤波器分解处理，形成第一二维矩阵结果。
第二二维矩阵结果生成单元28，用于根据所述低通滤波器和高通滤波器，对所述二维矩阵结果沿着列的方向分别进行一尺度下的低通滤波器与高通滤波器分解处理，形成第二二维矩阵结果。
分量数据确定单元29，用于根据所述第一二维矩阵结果和第二二维矩阵结果确定所述测量尺寸内的有机外绝缘表面扫描数据在一尺度下的分量数据。
根据所述分量数据确定单元29确定的一尺度下的分量数据返回第一二维矩阵结果生成单元27，通过执行第一二维矩阵结果生成单元27、第二二维矩阵结果生成单元28和分量数据确定单元29的步骤，直至获得各尺度下的分量数据。
另外，所述连续小波函数确定单元22，具体用于：
根据四阶Daubechies小波作为分析有机外绝缘表面形貌的母小波ψ(t)，将所述母小波ψ(t)进行伸缩和平移处理，确定一连续小波函数为：
Figure GDA0001737066250000151
其中，a为伸缩因子，b为平移因子；R表示实数；t表示连续小波函数中的自变量。
另外，所述连续小波变换结果确定单元23，具体用于：
根据所述连续小波函数，通过公式：
Figure GDA0001737066250000152
确定所述测量尺寸内的有机外绝缘表面扫描数据的连续小波变换结果Wf(a,b)；其中，f(t)表示所述测量尺寸内的有机外绝缘表面扫描数据对应的函数；
Figure GDA0001737066250000153
表示母小波
Figure GDA0001737066250000154
的复共轭。
此外，所述离散小波函数确定单元24，具体用于：
将所述伸缩因子a和平移因子b进行离散化，分别为a＝2-j和b＝k2-j；其中，j,k∈Z；Z表示正整数。
确定所述连续小波函数相对应的离散小波函数为：
Figure GDA0001737066250000161
此外，所述离散小波变换结果确定单元25，具体用于：
根据所述离散小波函数，将所述连续小波变换结果转换为相对应的离散小波变换结果为：
Figure GDA0001737066250000162
此外，所述滤波器生成单元26，具体用于：
对所述离散小波变换结果进行多尺度分析，生成不同尺寸下的低通滤波器为：
Figure GDA0001737066250000163
对所述离散小波变换结果进行多尺度分析，生成不同尺寸下的高通滤波器为：
Figure GDA0001737066250000164
其中，x为积分变量；φ表示母小波ψ(t)对应的尺度函数；j′表示尺寸编号。
此外，所述第一二维矩阵结果生成单元27，具体用于：
根据所述低通滤波器和高通滤波器，对所述测量尺寸内的有机外绝缘表面扫描数据沿着行的方向分别进行第i个尺度下的低通滤波器与高通滤波器分解处理，分别得到：
Figure GDA0001737066250000165
和
Figure GDA0001737066250000166
其中，n表示采样位置；i为尺度参数；N表示采样位置总数；
Figure GDA0001737066250000167
表示行的方向的第i个尺度下的第n个采样位置的低通滤波器分解处理结果；
Figure GDA0001737066250000168
表示行的方向的第i个尺度下的第n个采样位置的高通滤波器分解处理结果。
根据所述
Figure GDA0001737066250000169
和
Figure GDA00017370662500001610
形成第i个尺度下的第一二维矩阵结果。
此外，所述第二二维矩阵结果生成单元28，具体用于：
根据所述低通滤波器和高通滤波器，对所述二维矩阵结果沿着列的方向分别进行第i个尺度下的低通滤波器与高通滤波器分解处理，分别得到：
Figure GDA00017370662500001611
和
Figure GDA00017370662500001612
其中，
Figure GDA0001737066250000171
表示列的方向的第i个尺度下的第n个采样位置的低通滤波器分解处理结果；
Figure GDA0001737066250000172
表示列的方向的第i个尺度下的第n个采样位置的高通滤波器分解处理结果；
根据所述
Figure GDA0001737066250000173
和
Figure GDA0001737066250000174
形成第i个尺度下的第二二维矩阵结果。
此外，所述分量数据确定单元29，具体用于：
根据所述第一二维矩阵结果和第二二维矩阵结果确定所述测量尺寸内的有机外绝缘表面扫描数据在第i个尺度下的近似分量Ai、水平分量Vi、垂直分量Hi和对角线分量Di。
根据所述近似分量Ai返回第一二维矩阵结果生成单元27，通过执行第一二维矩阵结果生成单元27、第二二维矩阵结果生成单元28和分量数据确定单元29的步骤得到第i+1个尺度下的近似分量Ai+1、水平分量Vi+1、垂直分量Hi+1和对角线分量Di+1；再根据所述近似分量Ai+1返回第一二维矩阵结果生成单元27，直至获得各尺度下的分量数据。
此外，所述分量数据确定单元29所获得的各尺度下的分量数据的尺度数为K。
其中，K≤log2M；M为最大采样点数。
本发明实施例提供一种基于小波变换的有机外绝缘表面形貌分析装置，能够实现一种判断准确，应用方便，且结果唯一与测量设备无关的有机外绝缘3D形貌多尺度分析方式，从而能够准确地描述和表征复合绝缘子的表面形貌。
另外，本发明实施例还可以提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现以下步骤：
步骤1、将待分析有机外绝缘表面样品通过原子力显微镜进行扫描测量，获得一测量尺寸内的有机外绝缘表面扫描数据。
步骤2、根据四阶Daubechies小波确定一连续小波函数。
步骤3、根据所述连续小波函数，确定所述测量尺寸内的有机外绝缘表面扫描数据的连续小波变换结果。
步骤4、确定所述连续小波函数相对应的离散小波函数。
步骤5、根据所述离散小波函数，将所述连续小波变换结果转换为相对应的离散小波变换结果。
步骤6、对所述离散小波变换结果进行多尺度分析，生成不同尺寸下的低通滤波器和高通滤波器。
步骤7、根据所述低通滤波器和高通滤波器，对所述测量尺寸内的有机外绝缘表面扫描数据沿着行的方向分别进行一尺度下的低通滤波器与高通滤波器分解处理，形成第一二维矩阵结果。
步骤8、根据所述低通滤波器和高通滤波器，对所述二维矩阵结果沿着列的方向分别进行一尺度下的低通滤波器与高通滤波器分解处理，形成第二二维矩阵结果。
步骤9、根据所述第一二维矩阵结果和第二二维矩阵结果确定所述测量尺寸内的有机外绝缘表面扫描数据在一尺度下的分量数据；根据所述一尺度下的分量数据返回执行步骤7，直至获得各尺度下的分量数据。
另外，本发明实施例还可以提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现以下步骤：
步骤1、将待分析有机外绝缘表面样品通过原子力显微镜进行扫描测量，获得一测量尺寸内的有机外绝缘表面扫描数据。
步骤2、根据四阶Daubechies小波确定一连续小波函数。
步骤3、根据所述连续小波函数，确定所述测量尺寸内的有机外绝缘表面扫描数据的连续小波变换结果。
步骤4、确定所述连续小波函数相对应的离散小波函数。
步骤5、根据所述离散小波函数，将所述连续小波变换结果转换为相对应的离散小波变换结果。
步骤6、对所述离散小波变换结果进行多尺度分析，生成不同尺寸下的低通滤波器和高通滤波器。
步骤7、根据所述低通滤波器和高通滤波器，对所述测量尺寸内的有机外绝缘表面扫描数据沿着行的方向分别进行一尺度下的低通滤波器与高通滤波器分解处理，形成第一二维矩阵结果。
步骤8、根据所述低通滤波器和高通滤波器，对所述二维矩阵结果沿着列的方向分别进行一尺度下的低通滤波器与高通滤波器分解处理，形成第二二维矩阵结果。
步骤9、根据所述第一二维矩阵结果和第二二维矩阵结果确定所述测量尺寸内的有机外绝缘表面扫描数据在一尺度下的分量数据；根据所述一尺度下的分量数据返回执行步骤7，直至获得各尺度下的分量数据。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、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。
本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (22)

1.一种基于小波变换的有机外绝缘表面形貌分析方法，其特征在于，包括：
步骤1、将待分析有机外绝缘表面样品通过原子力显微镜进行扫描测量，获得一测量尺寸内的有机外绝缘表面扫描数据；
步骤2、根据四阶Daubechies小波确定一连续小波函数；
步骤3、根据所述连续小波函数，确定所述测量尺寸内的有机外绝缘表面扫描数据的连续小波变换结果；
步骤4、确定所述连续小波函数相对应的离散小波函数；
步骤5、根据所述离散小波函数，将所述连续小波变换结果转换为相对应的离散小波变换结果；
步骤6、对所述离散小波变换结果进行多尺度分析，生成不同尺寸下的低通滤波器和高通滤波器；
步骤7、根据所述低通滤波器和高通滤波器，对所述测量尺寸内的有机外绝缘表面扫描数据沿着行的方向分别进行一尺度下的低通滤波器与高通滤波器分解处理，形成第一二维矩阵结果；
步骤8、根据所述低通滤波器和高通滤波器，对所述二维矩阵结果沿着列的方向分别进行一尺度下的低通滤波器与高通滤波器分解处理，形成第二二维矩阵结果；
步骤9、根据所述第一二维矩阵结果和第二二维矩阵结果确定所述测量尺寸内的有机外绝缘表面扫描数据在一尺度下的分量数据；根据所述一尺度下的分量数据返回执行步骤7，直至获得各尺度下的分量数据。
2.根据权利要求1所述的基于小波变换的有机外绝缘表面形貌分析方法，其特征在于，根据四阶Daubechies小波确定一连续小波函数，包括：
根据四阶Daubechies小波作为分析有机外绝缘表面形貌的母小波ψ(t)，将所述母小波ψ(t)进行伸缩和平移处理，确定一连续小波函数为：
Figure FDA0002977843430000011
其中，a为伸缩因子，b为平移因子；R表示实数；t表示连续小波函数中的自变量。
3.根据权利要求2所述的基于小波变换的有机外绝缘表面形貌分析方法，其特征在于，根据所述连续小波函数，确定所述测量尺寸内的有机外绝缘表面扫描数据的连续小波变换结果，包括：
根据所述连续小波函数，通过公式：
Figure FDA0002977843430000021
确定所述测量尺寸内的有机外绝缘表面扫描数据的连续小波变换结果Wf(a,b)；其中，f(t)表示所述测量尺寸内的有机外绝缘表面扫描数据对应的函数；
Figure FDA0002977843430000022
表示母小波
Figure FDA0002977843430000023
的复共轭。
4.根据权利要求3所述的基于小波变换的有机外绝缘表面形貌分析方法，其特征在于，所述确定所述连续小波函数相对应的离散小波函数，包括：
将所述伸缩因子a和平移因子b进行离散化，分别为a＝2-j和b＝k2-j；其中，j,k∈Z；Z表示正整数；
确定所述连续小波函数相对应的离散小波函数为：
Figure FDA0002977843430000027
5.根据权利要求4所述的基于小波变换的有机外绝缘表面形貌分析方法，其特征在于，所述根据所述离散小波函数，将所述连续小波变换结果转换为相对应的离散小波变换结果，包括：
根据所述离散小波函数，将所述连续小波变换结果转换为相对应的离散小波变换结果为：
Figure FDA0002977843430000024
6.根据权利要求5所述的基于小波变换的有机外绝缘表面形貌分析方法，其特征在于，所述对所述离散小波变换结果进行多尺度分析，生成不同尺寸下的低通滤波器和高通滤波器，包括：
对所述离散小波变换结果进行多尺度分析，生成不同尺寸下的低通滤波器为：
Figure FDA0002977843430000025
对所述离散小波变换结果进行多尺度分析，生成不同尺寸下的高通滤波器为：
Figure FDA0002977843430000026
其中，x为积分变量；φ表示母小波ψ(t)对应的尺度函数；j′表示尺寸编号。
7.根据权利要求6所述的基于小波变换的有机外绝缘表面形貌分析方法，其特征在于，所述根据所述低通滤波器和高通滤波器，对所述测量尺寸内的有机外绝缘表面扫描数据沿着行的方向分别进行一尺度下的低通滤波器与高通滤波器分解处理，形成第一二维矩阵结果，包括：
根据所述低通滤波器和高通滤波器，对所述测量尺寸内的有机外绝缘表面扫描数据沿着行的方向分别进行第i个尺度下的低通滤波器与高通滤波器分解处理，分别得到：
Figure FDA0002977843430000031
和
Figure FDA0002977843430000032
其中，n表示采样位置；i为尺度参数；N表示采样位置总数；
Figure FDA0002977843430000033
表示行的方向的第i个尺度下的第n个采样位置的低通滤波器分解处理结果；
Figure FDA0002977843430000034
表示行的方向的第i个尺度下的第n个采样位置的高通滤波器分解处理结果；hj′-n表示对所述离散小波变换结果进行多尺度分析生成的低通滤波器；gj′-n表示对所述离散小波变换结果进行多尺度分析生成的高通滤波器；j'-n为滤波器的尺寸编号；
根据所述
Figure FDA0002977843430000035
和
Figure FDA0002977843430000036
形成第i个尺度下的第一二维矩阵结果。
8.根据权利要求7所述的基于小波变换的有机外绝缘表面形貌分析方法，其特征在于，所述根据所述低通滤波器和高通滤波器，对所述二维矩阵结果沿着列的方向分别进行一尺度下的低通滤波器与高通滤波器分解处理，形成第二二维矩阵结果，包括：
根据所述低通滤波器和高通滤波器，对所述二维矩阵结果沿着列的方向分别进行第i个尺度下的低通滤波器与高通滤波器分解处理，分别得到：
Figure FDA0002977843430000037
和
Figure FDA0002977843430000038
其中，
Figure FDA0002977843430000039
表示列的方向的第i个尺度下的第n个采样位置的低通滤波器分解处理结果；
Figure FDA00029778434300000310
表示列的方向的第i个尺度下的第n个采样位置的高通滤波器分解处理结果；hj′-n表示对所述离散小波变换结果进行多尺度分析生成的低通滤波器；gj′-n表示对所述离散小波变换结果进行多尺度分析生成的高通滤波器；j'-n为滤波器的尺寸编号；
根据所述
Figure FDA00029778434300000311
和
Figure FDA00029778434300000312
形成第i个尺度下的第二二维矩阵结果。
9.根据权利要求8所述的基于小波变换的有机外绝缘表面形貌分析方法，其特征在于，根据所述第一二维矩阵结果和第二二维矩阵结果确定所述测量尺寸内的有机外绝缘表面扫描数据在一尺度下的分量数据；根据所述一尺度下的分量数据返回执行步骤7，直至获得各尺度下的分量数据，包括：
根据所述第一二维矩阵结果和第二二维矩阵结果确定所述测量尺寸内的有机外绝缘表面扫描数据在第i个尺度下的近似分量Ai、水平分量Vi、垂直分量Hi和对角线分量Di；
根据所述近似分量Ai返回执行步骤7，经过所述步骤7、步骤8和步骤9得到第i+1个尺度下的近似分量Ai+1、水平分量Vi+1、垂直分量Hi+1和对角线分量Di+1；再根据所述近似分量Ai+1返回执行步骤7，直至获得各尺度下的分量数据。
10.根据权利要求9所述的基于小波变换的有机外绝缘表面形貌分析方法，其特征在于，所述各尺度下的分量数据的尺度数为K；
其中，K≤log2M；M为最大采样点数。
11.一种基于小波变换的有机外绝缘表面形貌分析装置，其特征在于，包括：
有机外绝缘表面扫描数据获取单元，用于将待分析有机外绝缘表面样品通过原子力显微镜进行扫描测量，获得一测量尺寸内的有机外绝缘表面扫描数据；
连续小波函数确定单元，用于根据四阶Daubechies小波确定一连续小波函数；
连续小波变换结果确定单元，用于根据所述连续小波函数，确定所述测量尺寸内的有机外绝缘表面扫描数据的连续小波变换结果；
离散小波函数确定单元，用于确定所述连续小波函数相对应的离散小波函数；
离散小波变换结果确定单元，用于根据所述离散小波函数，将所述连续小波变换结果转换为相对应的离散小波变换结果；
滤波器生成单元，用于对所述离散小波变换结果进行多尺度分析，生成不同尺寸下的低通滤波器和高通滤波器；
第一二维矩阵结果生成单元，用于根据所述低通滤波器和高通滤波器，对所述测量尺寸内的有机外绝缘表面扫描数据沿着行的方向分别进行一尺度下的低通滤波器与高通滤波器分解处理，形成第一二维矩阵结果；
第二二维矩阵结果生成单元，用于根据所述低通滤波器和高通滤波器，对所述二维矩阵结果沿着列的方向分别进行一尺度下的低通滤波器与高通滤波器分解处理，形成第二二维矩阵结果；
分量数据确定单元，用于根据所述第一二维矩阵结果和第二二维矩阵结果确定所述测量尺寸内的有机外绝缘表面扫描数据在一尺度下的分量数据；
根据所述分量数据确定单元确定的一尺度下的分量数据返回第一二维矩阵结果生成单元，通过执行第一二维矩阵结果生成单元、第二二维矩阵结果生成单元和分量数据确定单元的步骤，直至获得各尺度下的分量数据。
12.根据权利要求11所述的基于小波变换的有机外绝缘表面形貌分析装置，其特征在于，所述连续小波函数确定单元，具体用于：
根据四阶Daubechies小波作为分析有机外绝缘表面形貌的母小波ψ(t)，将所述母小波ψ(t)进行伸缩和平移处理，确定一连续小波函数为：
Figure FDA0002977843430000051
其中，a为伸缩因子，b为平移因子；R表示实数；t表示连续小波函数中的自变量。
13.根据权利要求12所述的基于小波变换的有机外绝缘表面形貌分析装置，其特征在于，所述连续小波变换结果确定单元，具体用于：
根据所述连续小波函数，通过公式：
Figure FDA0002977843430000052
确定所述测量尺寸内的有机外绝缘表面扫描数据的连续小波变换结果Wf(a,b)；其中，f(t)表示所述测量尺寸内的有机外绝缘表面扫描数据对应的函数；
Figure FDA0002977843430000053
表示母小波
Figure FDA0002977843430000054
的复共轭。
14.根据权利要求13所述的基于小波变换的有机外绝缘表面形貌分析装置，其特征在于，所述离散小波函数确定单元，具体用于：
将所述伸缩因子a和平移因子b进行离散化，分别为a＝2-j和b＝k2-j；其中，j,k∈Z；Z表示正整数；
确定所述连续小波函数相对应的离散小波函数为：
Figure FDA0002977843430000055
15.根据权利要求14所述的基于小波变换的有机外绝缘表面形貌分析装置，其特征在于，所述离散小波变换结果确定单元，具体用于：
根据所述离散小波函数，将所述连续小波变换结果转换为相对应的离散小波变换结果为：
Figure FDA0002977843430000061
16.根据权利要求15所述的基于小波变换的有机外绝缘表面形貌分析装置，其特征在于，所述滤波器生成单元，具体用于：
对所述离散小波变换结果进行多尺度分析，生成不同尺寸下的低通滤波器为：
Figure FDA0002977843430000062
对所述离散小波变换结果进行多尺度分析，生成不同尺寸下的高通滤波器为：
Figure FDA0002977843430000063
其中，x为积分变量；φ表示母小波ψ(t)对应的尺度函数；j′表示尺寸编号。
17.根据权利要求16所述的基于小波变换的有机外绝缘表面形貌分析装置，其特征在于，所述第一二维矩阵结果生成单元，具体用于：
根据所述低通滤波器和高通滤波器，对所述测量尺寸内的有机外绝缘表面扫描数据沿着行的方向分别进行第i个尺度下的低通滤波器与高通滤波器分解处理，分别得到：
Figure FDA0002977843430000064
和
Figure FDA0002977843430000065
其中，n表示采样位置；i为尺度参数；N表示采样位置总数；
Figure FDA0002977843430000066
表示行的方向的第i个尺度下的第n个采样位置的低通滤波器分解处理结果；
Figure FDA0002977843430000067
表示行的方向的第i个尺度下的第n个采样位置的高通滤波器分解处理结果；hj′-n表示对所述离散小波变换结果进行多尺度分析生成的低通滤波器；gj′-n表示对所述离散小波变换结果进行多尺度分析生成的高通滤波器；j'-n为滤波器的尺寸编号；
根据所述
Figure FDA0002977843430000068
和
Figure FDA0002977843430000069
形成第i个尺度下的第一二维矩阵结果。
18.根据权利要求17所述的基于小波变换的有机外绝缘表面形貌分析装置，其特征在于，所述第二二维矩阵结果生成单元，具体用于：
根据所述低通滤波器和高通滤波器，对所述二维矩阵结果沿着列的方向分别进行第i个尺度下的低通滤波器与高通滤波器分解处理，分别得到：
Figure FDA0002977843430000071
和
Figure FDA0002977843430000072
其中，
Figure FDA0002977843430000073
表示列的方向的第i个尺度下的第n个采样位置的低通滤波器分解处理结果；
Figure FDA0002977843430000074
表示列的方向的第i个尺度下的第n个采样位置的高通滤波器分解处理结果；hj′-n表示对所述离散小波变换结果进行多尺度分析生成的低通滤波器；gj′-n表示对所述离散小波变换结果进行多尺度分析生成的高通滤波器；j'-n为滤波器的尺寸编号；
根据所述
Figure FDA0002977843430000075
和
Figure FDA0002977843430000076
形成第i个尺度下的第二二维矩阵结果。
19.根据权利要求18所述的基于小波变换的有机外绝缘表面形貌分析装置，其特征在于，所述分量数据确定单元，具体用于：
根据所述第一二维矩阵结果和第二二维矩阵结果确定所述测量尺寸内的有机外绝缘表面扫描数据在第i个尺度下的近似分量Ai、水平分量Vi、垂直分量Hi和对角线分量Di；
根据所述近似分量Ai返回第一二维矩阵结果生成单元，通过执行第一二维矩阵结果生成单元、第二二维矩阵结果生成单元和分量数据确定单元的步骤得到第i+1个尺度下的近似分量Ai+1、水平分量Vi+1、垂直分量Hi+1和对角线分量Di+1；再根据所述近似分量Ai+1返回第一二维矩阵结果生成单元，直至获得各尺度下的分量数据。
20.根据权利要求19所述的基于小波变换的有机外绝缘表面形貌分析装置，其特征在于，所述分量数据确定单元所获得的各尺度下的分量数据的尺度数为K；
其中，K≤log2M；M为最大采样点数。
21.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现以下步骤：
步骤1、将待分析有机外绝缘表面样品通过原子力显微镜进行扫描测量，获得一测量尺寸内的有机外绝缘表面扫描数据；
步骤2、根据四阶Daubechies小波确定一连续小波函数；
步骤3、根据所述连续小波函数，确定所述测量尺寸内的有机外绝缘表面扫描数据的连续小波变换结果；
步骤4、确定所述连续小波函数相对应的离散小波函数；
步骤5、根据所述离散小波函数，将所述连续小波变换结果转换为相对应的离散小波变换结果；
步骤6、对所述离散小波变换结果进行多尺度分析，生成不同尺寸下的低通滤波器和高通滤波器；
步骤7、根据所述低通滤波器和高通滤波器，对所述测量尺寸内的有机外绝缘表面扫描数据沿着行的方向分别进行一尺度下的低通滤波器与高通滤波器分解处理，形成第一二维矩阵结果；
步骤8、根据所述低通滤波器和高通滤波器，对所述二维矩阵结果沿着列的方向分别进行一尺度下的低通滤波器与高通滤波器分解处理，形成第二二维矩阵结果；
步骤9、根据所述第一二维矩阵结果和第二二维矩阵结果确定所述测量尺寸内的有机外绝缘表面扫描数据在一尺度下的分量数据；根据所述一尺度下的分量数据返回执行步骤7，直至获得各尺度下的分量数据。
22.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现以下步骤：
步骤1、将待分析有机外绝缘表面样品通过原子力显微镜进行扫描测量，获得一测量尺寸内的有机外绝缘表面扫描数据；
步骤2、根据四阶Daubechies小波确定一连续小波函数；
步骤3、根据所述连续小波函数，确定所述测量尺寸内的有机外绝缘表面扫描数据的连续小波变换结果；
步骤4、确定所述连续小波函数相对应的离散小波函数；
步骤5、根据所述离散小波函数，将所述连续小波变换结果转换为相对应的离散小波变换结果；
步骤6、对所述离散小波变换结果进行多尺度分析，生成不同尺寸下的低通滤波器和高通滤波器；
步骤7、根据所述低通滤波器和高通滤波器，对所述测量尺寸内的有机外绝缘表面扫描数据沿着行的方向分别进行一尺度下的低通滤波器与高通滤波器分解处理，形成第一二维矩阵结果；
步骤8、根据所述低通滤波器和高通滤波器，对所述二维矩阵结果沿着列的方向分别进行一尺度下的低通滤波器与高通滤波器分解处理，形成第二二维矩阵结果；
步骤9、根据所述第一二维矩阵结果和第二二维矩阵结果确定所述测量尺寸内的有机外绝缘表面扫描数据在一尺度下的分量数据；根据所述一尺度下的分量数据返回执行步骤7，直至获得各尺度下的分量数据。
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