一种无人机载用紫外成像电晕检测系统和方法
一种无人机载用紫外成像电晕检测系统和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电晕检测领域，尤其涉及一种无人机载用紫外成像电晕检测系统与方法。
【背景技术】
[0002]电力系统中的高压设备在发生电气放电时，根据电场强度的不同，会产生电晕、闪络或者电弧。在电晕放电过程中，空气中的电子不断获得和释放能量。当电子释放能量时，会向外辐射紫外线。因此，可通过紫外成像技术对电晕放电进行探测。在电力巡检中，紫外成像电晕检测通常采用双波段成像，即通过日盲紫外成像系统进行紫外光成像，通过可见光成像系统进行可见光成像，使得在日光下即可获得清晰的紫外光图像，从而与目前普遍使用的红外成像检测技术形成有效互补。另外，由于紫外成像电晕检测既保证了紫外信号的质量，又保留了背景图像的信息，因此工作可靠、误报率低。
[0003]与此同时，无人机技术的快速发展为电力巡检提供了新的有效手段。当前，电力巡检主要采用人工巡检或有人机载巡检方式。其中，人工巡检成本效率比较低，而有人机载巡检成本比较高。采用无人机载巡检方式将会在提高效率的同时有效的节约成本。此外，采用无人机载巡检方式也可有效解决山区、丘陵等特殊地区人工巡检难的问题。
[0004]因此，现有技术亟需设计一种新的无人机载用紫外成像电晕检测装置与方法，以便于对电力线路和电力设备的状态进行评估，并有效解决目前没有适合小型无人机搭载的紫外成像电晕检测装置的问题。
【发明内容】
[0005]本发明的实施例提供了一种无人机载用紫外成像电晕检测系统与方法，有效解决了目前没有适合小型无人机搭载的紫外成像电晕检测装置的问题。
[0006]根据本发明的一个方面，提供了一种无人机载用紫外成像电晕检测系统。所述系统包括:
[0007]电晕检测装置、地面设备、上位机;其中，电晕检测装置包括紫外光成像单元、可见光成像单元、电源与控制板、图像存储板；
[0008]所述紫外光成像单元用于获取待测信号的紫外光视频信号;所述可见光成像单元用于获取待测信号的可见光视频信号；
[0009]所述电源与控制板用于将紫外光视频信号分为第一紫外光视频信号和第二紫外光视频信号，将可见光视频信号分为第一可见光视频信号和第二可见光视频信号;并将第一紫外光视频信号和第一可见光视频信号输出至所述图像存储板，将第二紫外光视频信号输出至所述可见光成像单元中的可见光相机的外同步接口，将分画面视频信号或第二可见光视频信号通过上位机选通输出至地面设备；
[0010]所述图像存储板用于根据第一紫外光视频信号和第一可见光视频信号生成分画面视频信号，并将所述分画面视频信号发送给电源与控制板。[0011 ]优选的，所述紫外光成像单元包括紫外镜头、日盲紫外滤光片、紫外光相机;所述可见光成像单元包括可见光镜头、可见光相机。
[0012]优选的，所述电源与控制板包括紫外光相机增益调节模块;所述紫外光相机增益调节模块用于在地面设备的控制下对所述紫外光相机进行增益调节。
[0013]优选的，所述增益调节具体为:地面设备向上位机发送增益控制指令;上位机将接收的增益控制指令转发给紫外光相机增益调节模块;紫外光相机增益调节模块根据所述增益控制指令对紫外光相机的增益进行调节。
[0014]优选的，所述电源与控制板包括存储状态控制模块;所述存储状态控制模块用于在地面设备的控制下对所述图像存储板的存储状态进行调节。
[0015]优选的，对所述图像存储板的存储状态进行调节具体为:地面设备向上位机发送存储状态控制指令;上位机将接收的存储状态控制指令转发给存储状态控制模块;存储状态控制模块根据所述存储状态控制指令对所述图像存储板的存储状态进行调节。
[0016]优选的，所述电源与控制板还包括断电保护模块;所述断电保护模块用于为所述电晕检测装置提供断电保护。
[0017]优选的，所述电源与控制板还包括电源稳压模块、电源输出模块;所述电源稳压模块用于对输入的电压进行稳压、转换，并通过所述电源输出模块为所述电晕检测装置提供工作电压。
[0018]优选的，所述电晕检测装置还包括底板、封闭式外壳。
[0019]根据本发明的另一个方面，提供了一种无人机载用紫外成像电晕检测方法。所述方法包括:
[0020]S1、将来自待测区域的待测信号分别输入紫外光成像单元和可见光成像单元，用于获取待测信号的紫外光视频信号和可见光视频信号，并将获取的紫外光视频信号和可见光视频信号分别输入电源与控制板；
[0021]S2、电源与控制板将采集的紫外光视频信号分为第一紫外光视频信号和第二紫外光视频信号，将可见光视频信号分为第一可见光视频信号和第二可见光视频信号；
[0022]S3、电源与控制板将第一紫外光视频信号与第一可见光视频信号输出至图像存储板，用于生成分画面视频信号；将第二紫外光视频信号输出至所述可见光成像单元中的可见光相机的外同步接口 ；
[0023]S4、将所述分画面视频信号或第二可见光视频信号通过上位机选通输出至地面设备。
[0024]优选的，在步骤S4之后，所述方法还包括:
[0025]S5、通过地面设备对所述紫外光成像单元中的紫外光相机进行增益控制。
[0026]优选的，在步骤S4中，所述增益控制具体为:通过地面设备向上位机发送增益控制指令;上位机将接收的增益控制指令转发给电源与控制板；电源与控制板根据所述增益控制指令对紫外光相机的增益进行调节。
[0027]优选的，在步骤S4或步骤S5之后，所述方法还包括:通过地面设备对所述图像存储板的存储状态进行控制。
[0028]优选的，对所述图像存储板的存储状态进行控制具体为:通过地面设备向上位机发送存储状态控制指令;上位机将接收的存储状态控制指令转发给电源与控制板；电源与控制板根据所述存储状态控制指令对图像存储板的存储状态进行调节。
[0029]根据本发明的技术方案，通过选通方式给地面设备传输不同的视频图像，降低了图像传输带通要求，同时有利于地面操作人员实时了解紫外成像电晕检测装置的工作状态;通过地面设备实时调节紫外相机的增益大小，保证了紫外光成像的清晰度，提高了电晕检测的效果;通过提供一种适用于无人机载的紫外成像电晕检测系统，有效解决了山区、丘陵等特殊地区人工巡检难的问题。
【附图说明】
[0030]通过以下参照附图而提供的【具体实施方式】部分，本发明的特征和优点将变得更加容易理解，在附图中:
[0031]图1是本发明实施例的无人机载用紫外成像电晕检测系统的结构示意图；
[0032]图2是本发明实施例的无人机载用紫外成像电晕检测方法的流程图；
[0033]1、紫外光成像单元;2、可见光成像单元;3、电源与控制板;4、图像存储板;5、地面设备；6、上位机；101、紫外光镜头；102、日盲紫外滤光片；103、紫外光相机；201、可见光镜头;202、可见光相机。
【具体实施方式】
[0034]下面参照附图对本发明的示例性实施方式进行详细描述。对示例性实施方式的描述仅仅是出于示范目的，而绝不是对本发明及其应用或用法的限制。
[0035]目前，电力巡检主要包括人工巡检或有人机载巡检方式。其中，人工巡检的效率较低，有人机载巡检 的成本较高。采用无人机巡检方式可在提高效率的同时有效节约成本。但是，在现有技术中没有适用于小型无人机搭载的紫外成像电晕检测装置。
[0036]针对现有技术的需求，本发明提供了一种无人机载用紫外成像电晕检测方法与系统，其主要思路是:分别获取待测信号的紫外光视频信号和可见光视频信号，并对紫外光视频信号和可见光视频信号分别进行采集;然后将采集的紫外光视频信号分为第一紫外光视频信号和第二紫外光视频信号，同样的，将可见光视频信号分为第一可见光视频信号和第二可见光视频信号；接下来，将第一紫外光视频信号与第一可见光视频信号输出至图像存储板，用于生成分画面视频信号;将第二紫外光视频信号输出至可见光相机的外同步接口；将所述分画面视频信号或第二可见光视频信号通过上位机选通输出至地面设备。根据本发明的技术方案，有效解决了目前没有适合小型无人机搭载的紫外成像电晕检测装置的技术问题。
[0037]下面结合附图详细说明本发明实施例的技术方案。本发明实施例的无人机载用紫外成像电晕检测系统的结构示意图，如图1所示，具体包括:电晕检测装置(图中未示出)、地面设备5、上位机6。在使用时，电晕检测装置安装至无人机上，并可与安装在无人机上的上位机6通过串口进行通讯，而上位机6采用专用通信协议和频段与地面设备5进行无线通讯。优选的，地面设备为带视频接收模块的操控手柄。
[0038]电晕检测装置包括紫外光成像单元1、可见光成像单元2、电源与控制板3、图像存储板4。其中，紫外光成像单元1用于获取待测信号的紫外光视频信号，可见光成像单元2用于获取待测信号的可见光视频信号。电源与控制板3主要用于对紫外光视频信号与可见光视频信号进行采集、分配、输出等。图像存储板4主要用于对紫外光视频信号和可见光视频信号进行存储、生成由紫外光和可见光构成的分画面视频信号。
[0039]在本发明实施例中，紫外光成像单元1包括紫外镜头101、日盲紫外滤光片102、紫外光相机103，可见光成像单元2包括可见光镜头201、可见光相机202。其中，可见光相机202主要用来观察地面背景情况，紫外光相机主要用来获取待测区域的紫外光图像，比如电力线路附近的紫外光图像。优选的，可见光相机202选用大视场的相机，紫外光相机103选用小视场的相机。采用大视场的可见光相机有利于操作人员观察地面情况，以及对无人机是否按照规划航线飞行进行观察。采用小视场的紫外光相机可以更好的获取待测区域中待测信号的紫外光图像。
[0040]优选的，本发明实施例中设计的紫外镜头的视场为16.03°(水平)XI1.87° (垂直)，焦距为51.6mm。紫外光相机选用紫外日盲ICCD(增强电荷耦合器件)，其光谱响应范围为200nm?340nm，图像分辨率为752X582。本发明实施例中选用的可见光镜头的视场为48.1° (水平)X35.6° (垂直)，焦距为6mm。可见光相机选用带有外同步功能的彩色可见光相机，图像分辨率为752 X 582。
[0041 ]将从紫外光相机103输出的紫外光视频信号和从可见光相机202输出的可见光视频信号分别输入电源与控制板3。电源与控制板3对紫外光视频信号和可见光视频信号进行采集，并将这两路视频信号分别进行分配处理。具体的，电源与控制板3将紫外光视频信号分为第一紫外光视频信号和第二紫外光视频信号，然后将第一紫外光视频信号输出至图像与存储板4，将第二紫外光视频信号输出至可见光成像单元2中的可见光相机202的外同步接口。类似的，电源与控制板3将可见光视频信号分为第一可见光视频信号和第二可见光视频信号，然后将第一可见光视频信号输出至图像存储板4，将第二可见光视屏信号通过上位机6选通输出至地面设备5。图像存储板4根据接收的第一紫外光视频信号和第一可见光视频信号生成分画面视频信号，并将该分画面视频信号发送至电源与控制板3，然后该分画面视频信号可通过上位机6选通输出至地面设备5。
[0042]优选的，地面设备5通过采用专用通信协议和频段与上位机6进行无线通信，上位机6通过RS-232接口与电源与控制板3进行通信，进而对电源与控制板的相应功能进行控制。比如，控制第二可见光视频信号与分画面视频信号的选通输出。当输出第二可见光视频信号时，地面操作人员可以观察当前无人机飞行路线是否正确；当输出分画面视频信号时，地面操作人员可以观察紫外视频信号中的待测目标情况。
[0043]本发明实施例中，通过将第二紫外光视频信号输出至可见光相机的外同步接口，可以很好地实现紫外光视频信号与可见光视频信号的同步。通过将第二可见光视频信号与分画面视频信号选通输出至地面设备，降低了图像传输带通要求，同时有利于地面操作人员实时了解紫外成像电晕检测装置的工作状态。
[0044]优选的，电源与控制板3还包括紫外光相机增益调节模块。紫外光相机增益调节模块可在地面设备的控制下对紫外光相机103进行增益调节。优选的，对紫外光相机的增益进行调节具体为:地面设备5向上位机6发送增益控制指令;上位机6将接收的增益控制指令转发给紫外光相机增益调节模块;紫外光相机增益调节模块根据所述增益控制指令对紫外光相机103的增益进行调节。本发明实施例中通过地面设备实时调节紫外相机的增益大小，保证了紫外光成像的清晰度，提高了电晕检测的效果。
[0045]优选的，电源与控制板3包括存储状态控制模块。存储状态控制模块用于在地面设备5的控制下对图像存储板4的存储状态进行调节。
[0046]优选的，对图像存储板4的存储状态进行调节具体为:地面设备5向上位机6发送存储状态控制指令;上位机6将接收的存储状态控制指令转发给存储状态控制模块;存储状态控制模块根据所述存储状态控制指令对图像存储板4的存储状态进行调节。当根据存储状态控制指令需要对视频信号进行存储时，图像存储板4可选用MPEG-4图像压缩标准对第一紫外光视频信号和第一可见光视频信号进行压缩。优选的，压缩后的图像分辨率为640 X480，存储格式为ASF，单个文件存储时间长度设为15min，并可将压缩后的图像数据存储在SD卡中。
[0047]优选的，电源与控制板3还包括断电保护模块。断电保护模块用于为电晕检测装置提供断电保护。
[0048]优选的，电源与控制板3还包括电源稳压模块、电源输出模块。电源稳压模块用于对输入的电压进行稳压、转换，并通过电源输出模块为所述电晕检测装置提供工作电压。
[0049]优选的，电晕检测装置还包括底板、封闭式外壳。本发明实施例中，底板选用薄壁加强筋结构，外壳选用薄壁壳体结构，并且底板与外壳均选用铝合金材料。优选的，电晕检测装置的体积为190mm x 120mm x89mm，重量为1.56Kg，峰值功耗〈10W。
[0050]本发明实施例提供了一种适用于无人机载的紫外成像电晕检测系统，其中的电晕检测装置具有体积小、重量轻和功耗低等优点。本发明实施例的紫外成像电晕检测装置通过选通方式给地面设备传输不同的视频图像，降低了图像传输带通要求，同时有利于地面操作人员实时了解紫外成像电晕检测装置的工作状态;通过地面设备实时调节紫外相机的增益大小，保证了紫外光成像的清晰度，提高了电晕检测的效果。
[0051]另外，本发明实施例还提供了一种无人机载用紫外成像电晕检测方法，如图2所示，在步骤S1中:
[0052]将来自待测区域的待测信号分别输入紫外光成像单元和可见光成像单元，用于获取 待测信号的紫外光视频信号和可见光视频信号，并将获取的紫外光视频信号和可见光视频信号分别输入电源与控制板。
[0053]具体的，无人机在待测区域进行巡检时，输入电晕检测装置的待测信号可通过紫外光成像单元中的紫外光相机获得紫外光视频信号，通过可见光成像单元中的可见光相机获得可见光视频信号。然后，紫外光相机与可见光相机分别将获得的视频信号输出至电源与控制板。
[0054]在步骤S2中:电源与控制板将采集的紫外光视频信号分为第一紫外光视频信号和第二紫外光视频信号，将可见光视频信号分为第一可见光视频信号和第二可见光视频信号。
[0055]具体的，电源与控制板通过紫外光视频信号采集模块对紫外光视频信号进行采集，通过可见光视频信号采集模块对可见光视频信号进行采集。然后通过紫外光视频分配模块对采集的紫外光视频信号进行分配，分配后得到第一紫外光视频信号和第二紫外光视频信号。类似的，通过可见光视频分配模块对采集的可见光视频信号进行分配，分配后得到第一可见光视频信号和第二可见光视频信号。
[0056]在步骤S3中:电源与控制板将第一紫外光视频信号与第一可见光视频信号输出至图像存储板，用于生成分画面视频信号；将第二紫外光视频信号输出至所述可见光成像单元中的可见光相机的外同步接口。
[0057]本发明实施例通过将第二紫外光视频信号输出至可见光相机的外同步接口，可以实现紫外光视频信号与可见光视频信号的同步。
[0058]在步骤S4中:将所述分画面视频信号或第二可见光视频信号通过上位机选通输出至地面设备。
[0059]本发明实施例通过将第二可见光视频信号与分画面视频信号选通输出至地面设备，降低了图像传输带通要求，同时有利于地面操作人员实时了解紫外成像电晕检测装置的工作状态。
[0060]优选的，在步骤S4之后，所述方法还包括:S5、通过地面设备对所述紫外光成像单元中的紫外光相机进行增益控制。优选的，所述增益控制具体为:通过地面设备向上位机发送增益控制指令;上位机将接收的增益控制指令转发给电源与控制板；电源与控制板根据所述增益控制指令对紫外光相机的增益进行调节。本发明实施例中通过地面设备实时调节紫外相机的增益大小，保证了紫外光成像的清晰度，提高了电晕检测的效果。
[0061]优选的，在步骤S4或步骤S5之后，所述方法还包括:通过地面设备对所述图像存储板的存储状态进行控制。优选的，对所述图像存储板的存储状态进行控制具体为:通过地面设备向上位机发送存储状态控制指令;上位机将接收的存储状态控制指令转发给电源与控制板;电源与控制板根据所述存储状态控制指令对图像存储板的存储状态进行调节。
[0062]虽然参照示例性实施方式对本发明进行了描述，但是应当理解，本发明并不局限于文中详细描述和示出的【具体实施方式】，在不偏离权利要求书所限定的范围的情况下，本领域技术人员可以对所述示例性实施方式做出各种改变。
【主权项】
1.一种无人机载用紫外成像电晕检测系统，其特征在于，所述系统包括:电晕检测装置、地面设备、上位机;其中，电晕检测装置包括紫外光成像单元、可见光成像单元、电源与控制板、图像存储板； 所述紫外光成像单元用于获取待测信号的紫外光视频信号;所述可见光成像单元用于获取待测信号的可见光视频信号； 所述电源与控制板用于将紫外光视频信号分为第一紫外光视频信号和第二紫外光视频信号，将可见光视频信号分为第一可见光视频信号和第二可见光视频信号;并将第一紫外光视频信号和第一可见光视频信号输出至所述图像存储板，将第二紫外光视频信号输出至所述可见光成像单元中的可见光相机的外同步接口，将分画面视频信号或第二可见光视频信号通过上位机选通输出至地面设备； 所述图像存储板用于根据第一紫外光视频信号和第一可见光视频信号生成分画面视频信号，并将所述分画面视频信号发送给电源与控制板。2.如权利要求1所述的系统，其中，所述紫外光成像单元包括紫外镜头、日盲紫外滤光片、紫外光相机;所述可见光成像单元包括可见光镜头、可见光相机。3.如权利要求1所述的系统，其中，所述电源与控制板包括紫外光相机增益调节模块； 所述紫外光相机增益调节模块用于在地面设备的控制下对所述紫外光相机进行增益调节。4.如权利要求3所述的系统，其中，所述增益调节具体为: 地面设备向上位机发送增益控制指令;上位机将接收的增益控制指令转发给紫外光相机增益调节模块;紫外光相机增益调节模块根据所述增益控制指令对紫外光相机的增益进行调节。5.如权利要求1所述的系统，其中，所述电源与控制板包括存储状态控制模块； 所述存储状态控制模块用于在地面设备的控制下对所述图像存储板的存储状态进行调节。6.—种无人机载用紫外成像电晕检测方法，其特征在于，所述方法包括: 51、将来自待测区域的待测信号分别输入紫外光成像单元和可见光成像单元，用于获取待测信号的紫外光视频信号和可见光视频信号，并将获取的紫外光视频信号和可见光视频信号分别输入电源与控制板； 52、电源与控制板将采集的紫外光视频信号分为第一紫外光视频信号和第二紫外光视频信号，将可见光视频信号分为第一可见光视频信号和第二可见光视频信号； 53、电源与控制板将第一紫外光视频信号与第一可见光视频信号输出至图像存储板，用于生成分画面视频信号;将第二紫外光视频信号输出至所述可见光成像单元中的可见光相机的外同步接口 ； 54、将所述分画面视频信号或第二可见光视频信号通过上位机选通输出至地面设备。7.如权利要求6所述的方法，其中，在步骤S4之后，所述方法还包括: 55、通过地面设备对所述紫外光成像单元中的紫外光相机进行增益控制。8.如权利要求7所述的方法，其中，在步骤S5中，所述增益控制具体为: 通过地面设备向上位机发送增益控制指令;上位机将接收的增益控制指令转发给电源与控制板;电源与控制板根据所述增益控制指令对紫外光相机的增益进行调节。9.如权利要求6或7所述的方法，其中，在步骤S4或步骤S5之后，所述方法还包括: 通过地面设备对所述图像存储板的存储状态进行控制。10.如权利要求9所述的方法，其中，对所述图像存储板的存储状态进行控制具体为: 通过地面设备向上位机发送存储状态控制指令;上位机将接收的存储状态控制指令转发给电源与控制板;电源与控制板根据所述存储状态控制指令对图像存储板的存储状态进行调节。
【专利摘要】公开了一种无人机载用紫外成像电晕检测系统和方法。所述系统包括：电晕检测装置、地面设备、上位机。电晕检测装置包括紫外光成像单元、可见光成像单元、电源与控制板、图像存储板。将紫外成像单元获取的紫外光视频信号与可见光成像单元获取的可见光视频信号输入电源与控制板。电源与控制板将采集的紫外光视频信号、可见光视频信号各分为两路。将一路紫外光视频信号和一路可见光视频信号输入图像存储板，生成分画面视频信号；将另一路紫外光视频信号输入可见光相机的外同步接口，将另一路可见光视频信号与分画面视频信号选通输出至地面设备。本系统能用于无人机巡检。本发明的方法能够实现上述系统的全部有益效果。
【IPC分类】G01R31/12
【公开号】CN105486989
【申请号】CN201510815576
【发明人】宋亚军, 朱敏, 李海涛, 刘家国, 曾克思
【申请人】北京环境特性研究所
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年11月23日
【技术领域】
[0001]本发明涉及电晕检测领域，尤其涉及一种无人机载用紫外成像电晕检测系统与方法。
【背景技术】
[0002]电力系统中的高压设备在发生电气放电时，根据电场强度的不同，会产生电晕、闪络或者电弧。在电晕放电过程中，空气中的电子不断获得和释放能量。当电子释放能量时，会向外辐射紫外线。因此，可通过紫外成像技术对电晕放电进行探测。在电力巡检中，紫外成像电晕检测通常采用双波段成像，即通过日盲紫外成像系统进行紫外光成像，通过可见光成像系统进行可见光成像，使得在日光下即可获得清晰的紫外光图像，从而与目前普遍使用的红外成像检测技术形成有效互补。另外，由于紫外成像电晕检测既保证了紫外信号的质量，又保留了背景图像的信息，因此工作可靠、误报率低。
[0003]与此同时，无人机技术的快速发展为电力巡检提供了新的有效手段。当前，电力巡检主要采用人工巡检或有人机载巡检方式。其中，人工巡检成本效率比较低，而有人机载巡检成本比较高。采用无人机载巡检方式将会在提高效率的同时有效的节约成本。此外，采用无人机载巡检方式也可有效解决山区、丘陵等特殊地区人工巡检难的问题。
[0004]因此，现有技术亟需设计一种新的无人机载用紫外成像电晕检测装置与方法，以便于对电力线路和电力设备的状态进行评估，并有效解决目前没有适合小型无人机搭载的紫外成像电晕检测装置的问题。
【发明内容】
[0005]本发明的实施例提供了一种无人机载用紫外成像电晕检测系统与方法，有效解决了目前没有适合小型无人机搭载的紫外成像电晕检测装置的问题。
[0006]根据本发明的一个方面，提供了一种无人机载用紫外成像电晕检测系统。所述系统包括:
[0007]电晕检测装置、地面设备、上位机;其中，电晕检测装置包括紫外光成像单元、可见光成像单元、电源与控制板、图像存储板；
[0008]所述紫外光成像单元用于获取待测信号的紫外光视频信号;所述可见光成像单元用于获取待测信号的可见光视频信号；
[0009]所述电源与控制板用于将紫外光视频信号分为第一紫外光视频信号和第二紫外光视频信号，将可见光视频信号分为第一可见光视频信号和第二可见光视频信号;并将第一紫外光视频信号和第一可见光视频信号输出至所述图像存储板，将第二紫外光视频信号输出至所述可见光成像单元中的可见光相机的外同步接口，将分画面视频信号或第二可见光视频信号通过上位机选通输出至地面设备；
[0010]所述图像存储板用于根据第一紫外光视频信号和第一可见光视频信号生成分画面视频信号，并将所述分画面视频信号发送给电源与控制板。[0011 ]优选的，所述紫外光成像单元包括紫外镜头、日盲紫外滤光片、紫外光相机;所述可见光成像单元包括可见光镜头、可见光相机。
[0012]优选的，所述电源与控制板包括紫外光相机增益调节模块;所述紫外光相机增益调节模块用于在地面设备的控制下对所述紫外光相机进行增益调节。
[0013]优选的，所述增益调节具体为:地面设备向上位机发送增益控制指令;上位机将接收的增益控制指令转发给紫外光相机增益调节模块;紫外光相机增益调节模块根据所述增益控制指令对紫外光相机的增益进行调节。
[0014]优选的，所述电源与控制板包括存储状态控制模块;所述存储状态控制模块用于在地面设备的控制下对所述图像存储板的存储状态进行调节。
[0015]优选的，对所述图像存储板的存储状态进行调节具体为:地面设备向上位机发送存储状态控制指令;上位机将接收的存储状态控制指令转发给存储状态控制模块;存储状态控制模块根据所述存储状态控制指令对所述图像存储板的存储状态进行调节。
[0016]优选的，所述电源与控制板还包括断电保护模块;所述断电保护模块用于为所述电晕检测装置提供断电保护。
[0017]优选的，所述电源与控制板还包括电源稳压模块、电源输出模块;所述电源稳压模块用于对输入的电压进行稳压、转换，并通过所述电源输出模块为所述电晕检测装置提供工作电压。
[0018]优选的，所述电晕检测装置还包括底板、封闭式外壳。
[0019]根据本发明的另一个方面，提供了一种无人机载用紫外成像电晕检测方法。所述方法包括:
[0020]S1、将来自待测区域的待测信号分别输入紫外光成像单元和可见光成像单元，用于获取待测信号的紫外光视频信号和可见光视频信号，并将获取的紫外光视频信号和可见光视频信号分别输入电源与控制板；
[0021]S2、电源与控制板将采集的紫外光视频信号分为第一紫外光视频信号和第二紫外光视频信号，将可见光视频信号分为第一可见光视频信号和第二可见光视频信号；
[0022]S3、电源与控制板将第一紫外光视频信号与第一可见光视频信号输出至图像存储板，用于生成分画面视频信号；将第二紫外光视频信号输出至所述可见光成像单元中的可见光相机的外同步接口 ；
[0023]S4、将所述分画面视频信号或第二可见光视频信号通过上位机选通输出至地面设备。
[0024]优选的，在步骤S4之后，所述方法还包括:
[0025]S5、通过地面设备对所述紫外光成像单元中的紫外光相机进行增益控制。
[0026]优选的，在步骤S4中，所述增益控制具体为:通过地面设备向上位机发送增益控制指令;上位机将接收的增益控制指令转发给电源与控制板；电源与控制板根据所述增益控制指令对紫外光相机的增益进行调节。
[0027]优选的，在步骤S4或步骤S5之后，所述方法还包括:通过地面设备对所述图像存储板的存储状态进行控制。
[0028]优选的，对所述图像存储板的存储状态进行控制具体为:通过地面设备向上位机发送存储状态控制指令;上位机将接收的存储状态控制指令转发给电源与控制板；电源与控制板根据所述存储状态控制指令对图像存储板的存储状态进行调节。
[0029]根据本发明的技术方案，通过选通方式给地面设备传输不同的视频图像，降低了图像传输带通要求，同时有利于地面操作人员实时了解紫外成像电晕检测装置的工作状态;通过地面设备实时调节紫外相机的增益大小，保证了紫外光成像的清晰度，提高了电晕检测的效果;通过提供一种适用于无人机载的紫外成像电晕检测系统，有效解决了山区、丘陵等特殊地区人工巡检难的问题。
【附图说明】
[0030]通过以下参照附图而提供的【具体实施方式】部分，本发明的特征和优点将变得更加容易理解，在附图中:
[0031]图1是本发明实施例的无人机载用紫外成像电晕检测系统的结构示意图；
[0032]图2是本发明实施例的无人机载用紫外成像电晕检测方法的流程图；
[0033]1、紫外光成像单元;2、可见光成像单元;3、电源与控制板;4、图像存储板;5、地面设备；6、上位机；101、紫外光镜头；102、日盲紫外滤光片；103、紫外光相机；201、可见光镜头;202、可见光相机。
【具体实施方式】
[0034]下面参照附图对本发明的示例性实施方式进行详细描述。对示例性实施方式的描述仅仅是出于示范目的，而绝不是对本发明及其应用或用法的限制。
[0035]目前，电力巡检主要包括人工巡检或有人机载巡检方式。其中，人工巡检的效率较低，有人机载巡检 的成本较高。采用无人机巡检方式可在提高效率的同时有效节约成本。但是，在现有技术中没有适用于小型无人机搭载的紫外成像电晕检测装置。
[0036]针对现有技术的需求，本发明提供了一种无人机载用紫外成像电晕检测方法与系统，其主要思路是:分别获取待测信号的紫外光视频信号和可见光视频信号，并对紫外光视频信号和可见光视频信号分别进行采集;然后将采集的紫外光视频信号分为第一紫外光视频信号和第二紫外光视频信号，同样的，将可见光视频信号分为第一可见光视频信号和第二可见光视频信号；接下来，将第一紫外光视频信号与第一可见光视频信号输出至图像存储板，用于生成分画面视频信号;将第二紫外光视频信号输出至可见光相机的外同步接口；将所述分画面视频信号或第二可见光视频信号通过上位机选通输出至地面设备。根据本发明的技术方案，有效解决了目前没有适合小型无人机搭载的紫外成像电晕检测装置的技术问题。
[0037]下面结合附图详细说明本发明实施例的技术方案。本发明实施例的无人机载用紫外成像电晕检测系统的结构示意图，如图1所示，具体包括:电晕检测装置(图中未示出)、地面设备5、上位机6。在使用时，电晕检测装置安装至无人机上，并可与安装在无人机上的上位机6通过串口进行通讯，而上位机6采用专用通信协议和频段与地面设备5进行无线通讯。优选的，地面设备为带视频接收模块的操控手柄。
[0038]电晕检测装置包括紫外光成像单元1、可见光成像单元2、电源与控制板3、图像存储板4。其中，紫外光成像单元1用于获取待测信号的紫外光视频信号，可见光成像单元2用于获取待测信号的可见光视频信号。电源与控制板3主要用于对紫外光视频信号与可见光视频信号进行采集、分配、输出等。图像存储板4主要用于对紫外光视频信号和可见光视频信号进行存储、生成由紫外光和可见光构成的分画面视频信号。
[0039]在本发明实施例中，紫外光成像单元1包括紫外镜头101、日盲紫外滤光片102、紫外光相机103，可见光成像单元2包括可见光镜头201、可见光相机202。其中，可见光相机202主要用来观察地面背景情况，紫外光相机主要用来获取待测区域的紫外光图像，比如电力线路附近的紫外光图像。优选的，可见光相机202选用大视场的相机，紫外光相机103选用小视场的相机。采用大视场的可见光相机有利于操作人员观察地面情况，以及对无人机是否按照规划航线飞行进行观察。采用小视场的紫外光相机可以更好的获取待测区域中待测信号的紫外光图像。
[0040]优选的，本发明实施例中设计的紫外镜头的视场为16.03°(水平)XI1.87° (垂直)，焦距为51.6mm。紫外光相机选用紫外日盲ICCD(增强电荷耦合器件)，其光谱响应范围为200nm?340nm，图像分辨率为752X582。本发明实施例中选用的可见光镜头的视场为48.1° (水平)X35.6° (垂直)，焦距为6mm。可见光相机选用带有外同步功能的彩色可见光相机，图像分辨率为752 X 582。
[0041 ]将从紫外光相机103输出的紫外光视频信号和从可见光相机202输出的可见光视频信号分别输入电源与控制板3。电源与控制板3对紫外光视频信号和可见光视频信号进行采集，并将这两路视频信号分别进行分配处理。具体的，电源与控制板3将紫外光视频信号分为第一紫外光视频信号和第二紫外光视频信号，然后将第一紫外光视频信号输出至图像与存储板4，将第二紫外光视频信号输出至可见光成像单元2中的可见光相机202的外同步接口。类似的，电源与控制板3将可见光视频信号分为第一可见光视频信号和第二可见光视频信号，然后将第一可见光视频信号输出至图像存储板4，将第二可见光视屏信号通过上位机6选通输出至地面设备5。图像存储板4根据接收的第一紫外光视频信号和第一可见光视频信号生成分画面视频信号，并将该分画面视频信号发送至电源与控制板3，然后该分画面视频信号可通过上位机6选通输出至地面设备5。
[0042]优选的，地面设备5通过采用专用通信协议和频段与上位机6进行无线通信，上位机6通过RS-232接口与电源与控制板3进行通信，进而对电源与控制板的相应功能进行控制。比如，控制第二可见光视频信号与分画面视频信号的选通输出。当输出第二可见光视频信号时，地面操作人员可以观察当前无人机飞行路线是否正确；当输出分画面视频信号时，地面操作人员可以观察紫外视频信号中的待测目标情况。
[0043]本发明实施例中，通过将第二紫外光视频信号输出至可见光相机的外同步接口，可以很好地实现紫外光视频信号与可见光视频信号的同步。通过将第二可见光视频信号与分画面视频信号选通输出至地面设备，降低了图像传输带通要求，同时有利于地面操作人员实时了解紫外成像电晕检测装置的工作状态。
[0044]优选的，电源与控制板3还包括紫外光相机增益调节模块。紫外光相机增益调节模块可在地面设备的控制下对紫外光相机103进行增益调节。优选的，对紫外光相机的增益进行调节具体为:地面设备5向上位机6发送增益控制指令;上位机6将接收的增益控制指令转发给紫外光相机增益调节模块;紫外光相机增益调节模块根据所述增益控制指令对紫外光相机103的增益进行调节。本发明实施例中通过地面设备实时调节紫外相机的增益大小，保证了紫外光成像的清晰度，提高了电晕检测的效果。
[0045]优选的，电源与控制板3包括存储状态控制模块。存储状态控制模块用于在地面设备5的控制下对图像存储板4的存储状态进行调节。
[0046]优选的，对图像存储板4的存储状态进行调节具体为:地面设备5向上位机6发送存储状态控制指令;上位机6将接收的存储状态控制指令转发给存储状态控制模块;存储状态控制模块根据所述存储状态控制指令对图像存储板4的存储状态进行调节。当根据存储状态控制指令需要对视频信号进行存储时，图像存储板4可选用MPEG-4图像压缩标准对第一紫外光视频信号和第一可见光视频信号进行压缩。优选的，压缩后的图像分辨率为640 X480，存储格式为ASF，单个文件存储时间长度设为15min，并可将压缩后的图像数据存储在SD卡中。
[0047]优选的，电源与控制板3还包括断电保护模块。断电保护模块用于为电晕检测装置提供断电保护。
[0048]优选的，电源与控制板3还包括电源稳压模块、电源输出模块。电源稳压模块用于对输入的电压进行稳压、转换，并通过电源输出模块为所述电晕检测装置提供工作电压。
[0049]优选的，电晕检测装置还包括底板、封闭式外壳。本发明实施例中，底板选用薄壁加强筋结构，外壳选用薄壁壳体结构，并且底板与外壳均选用铝合金材料。优选的，电晕检测装置的体积为190mm x 120mm x89mm，重量为1.56Kg，峰值功耗〈10W。
[0050]本发明实施例提供了一种适用于无人机载的紫外成像电晕检测系统，其中的电晕检测装置具有体积小、重量轻和功耗低等优点。本发明实施例的紫外成像电晕检测装置通过选通方式给地面设备传输不同的视频图像，降低了图像传输带通要求，同时有利于地面操作人员实时了解紫外成像电晕检测装置的工作状态;通过地面设备实时调节紫外相机的增益大小，保证了紫外光成像的清晰度，提高了电晕检测的效果。
[0051]另外，本发明实施例还提供了一种无人机载用紫外成像电晕检测方法，如图2所示，在步骤S1中:
[0052]将来自待测区域的待测信号分别输入紫外光成像单元和可见光成像单元，用于获取 待测信号的紫外光视频信号和可见光视频信号，并将获取的紫外光视频信号和可见光视频信号分别输入电源与控制板。
[0053]具体的，无人机在待测区域进行巡检时，输入电晕检测装置的待测信号可通过紫外光成像单元中的紫外光相机获得紫外光视频信号，通过可见光成像单元中的可见光相机获得可见光视频信号。然后，紫外光相机与可见光相机分别将获得的视频信号输出至电源与控制板。
[0054]在步骤S2中:电源与控制板将采集的紫外光视频信号分为第一紫外光视频信号和第二紫外光视频信号，将可见光视频信号分为第一可见光视频信号和第二可见光视频信号。
[0055]具体的，电源与控制板通过紫外光视频信号采集模块对紫外光视频信号进行采集，通过可见光视频信号采集模块对可见光视频信号进行采集。然后通过紫外光视频分配模块对采集的紫外光视频信号进行分配，分配后得到第一紫外光视频信号和第二紫外光视频信号。类似的，通过可见光视频分配模块对采集的可见光视频信号进行分配，分配后得到第一可见光视频信号和第二可见光视频信号。
[0056]在步骤S3中:电源与控制板将第一紫外光视频信号与第一可见光视频信号输出至图像存储板，用于生成分画面视频信号；将第二紫外光视频信号输出至所述可见光成像单元中的可见光相机的外同步接口。
[0057]本发明实施例通过将第二紫外光视频信号输出至可见光相机的外同步接口，可以实现紫外光视频信号与可见光视频信号的同步。
[0058]在步骤S4中:将所述分画面视频信号或第二可见光视频信号通过上位机选通输出至地面设备。
[0059]本发明实施例通过将第二可见光视频信号与分画面视频信号选通输出至地面设备，降低了图像传输带通要求，同时有利于地面操作人员实时了解紫外成像电晕检测装置的工作状态。
[0060]优选的，在步骤S4之后，所述方法还包括:S5、通过地面设备对所述紫外光成像单元中的紫外光相机进行增益控制。优选的，所述增益控制具体为:通过地面设备向上位机发送增益控制指令;上位机将接收的增益控制指令转发给电源与控制板；电源与控制板根据所述增益控制指令对紫外光相机的增益进行调节。本发明实施例中通过地面设备实时调节紫外相机的增益大小，保证了紫外光成像的清晰度，提高了电晕检测的效果。
[0061]优选的，在步骤S4或步骤S5之后，所述方法还包括:通过地面设备对所述图像存储板的存储状态进行控制。优选的，对所述图像存储板的存储状态进行控制具体为:通过地面设备向上位机发送存储状态控制指令;上位机将接收的存储状态控制指令转发给电源与控制板;电源与控制板根据所述存储状态控制指令对图像存储板的存储状态进行调节。
[0062]虽然参照示例性实施方式对本发明进行了描述，但是应当理解，本发明并不局限于文中详细描述和示出的【具体实施方式】，在不偏离权利要求书所限定的范围的情况下，本领域技术人员可以对所述示例性实施方式做出各种改变。
【主权项】
1.一种无人机载用紫外成像电晕检测系统，其特征在于，所述系统包括:电晕检测装置、地面设备、上位机;其中，电晕检测装置包括紫外光成像单元、可见光成像单元、电源与控制板、图像存储板； 所述紫外光成像单元用于获取待测信号的紫外光视频信号;所述可见光成像单元用于获取待测信号的可见光视频信号； 所述电源与控制板用于将紫外光视频信号分为第一紫外光视频信号和第二紫外光视频信号，将可见光视频信号分为第一可见光视频信号和第二可见光视频信号;并将第一紫外光视频信号和第一可见光视频信号输出至所述图像存储板，将第二紫外光视频信号输出至所述可见光成像单元中的可见光相机的外同步接口，将分画面视频信号或第二可见光视频信号通过上位机选通输出至地面设备； 所述图像存储板用于根据第一紫外光视频信号和第一可见光视频信号生成分画面视频信号，并将所述分画面视频信号发送给电源与控制板。2.如权利要求1所述的系统，其中，所述紫外光成像单元包括紫外镜头、日盲紫外滤光片、紫外光相机;所述可见光成像单元包括可见光镜头、可见光相机。3.如权利要求1所述的系统，其中，所述电源与控制板包括紫外光相机增益调节模块； 所述紫外光相机增益调节模块用于在地面设备的控制下对所述紫外光相机进行增益调节。4.如权利要求3所述的系统，其中，所述增益调节具体为: 地面设备向上位机发送增益控制指令;上位机将接收的增益控制指令转发给紫外光相机增益调节模块;紫外光相机增益调节模块根据所述增益控制指令对紫外光相机的增益进行调节。5.如权利要求1所述的系统，其中，所述电源与控制板包括存储状态控制模块； 所述存储状态控制模块用于在地面设备的控制下对所述图像存储板的存储状态进行调节。6.—种无人机载用紫外成像电晕检测方法，其特征在于，所述方法包括: 51、将来自待测区域的待测信号分别输入紫外光成像单元和可见光成像单元，用于获取待测信号的紫外光视频信号和可见光视频信号，并将获取的紫外光视频信号和可见光视频信号分别输入电源与控制板； 52、电源与控制板将采集的紫外光视频信号分为第一紫外光视频信号和第二紫外光视频信号，将可见光视频信号分为第一可见光视频信号和第二可见光视频信号； 53、电源与控制板将第一紫外光视频信号与第一可见光视频信号输出至图像存储板，用于生成分画面视频信号;将第二紫外光视频信号输出至所述可见光成像单元中的可见光相机的外同步接口 ； 54、将所述分画面视频信号或第二可见光视频信号通过上位机选通输出至地面设备。7.如权利要求6所述的方法，其中，在步骤S4之后，所述方法还包括: 55、通过地面设备对所述紫外光成像单元中的紫外光相机进行增益控制。8.如权利要求7所述的方法，其中，在步骤S5中，所述增益控制具体为: 通过地面设备向上位机发送增益控制指令;上位机将接收的增益控制指令转发给电源与控制板;电源与控制板根据所述增益控制指令对紫外光相机的增益进行调节。9.如权利要求6或7所述的方法，其中，在步骤S4或步骤S5之后，所述方法还包括: 通过地面设备对所述图像存储板的存储状态进行控制。10.如权利要求9所述的方法，其中，对所述图像存储板的存储状态进行控制具体为: 通过地面设备向上位机发送存储状态控制指令;上位机将接收的存储状态控制指令转发给电源与控制板;电源与控制板根据所述存储状态控制指令对图像存储板的存储状态进行调节。
【专利摘要】公开了一种无人机载用紫外成像电晕检测系统和方法。所述系统包括：电晕检测装置、地面设备、上位机。电晕检测装置包括紫外光成像单元、可见光成像单元、电源与控制板、图像存储板。将紫外成像单元获取的紫外光视频信号与可见光成像单元获取的可见光视频信号输入电源与控制板。电源与控制板将采集的紫外光视频信号、可见光视频信号各分为两路。将一路紫外光视频信号和一路可见光视频信号输入图像存储板，生成分画面视频信号；将另一路紫外光视频信号输入可见光相机的外同步接口，将另一路可见光视频信号与分画面视频信号选通输出至地面设备。本系统能用于无人机巡检。本发明的方法能够实现上述系统的全部有益效果。
【IPC分类】G01R31/12
【公开号】CN105486989
【申请号】CN201510815576
【发明人】宋亚军, 朱敏, 李海涛, 刘家国, 曾克思
【申请人】北京环境特性研究所
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年11月23日
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