一种热力管道泄漏监测用热释电图像处理方法及系统与流程

1.本发明属于图像处理技术领域，具体涉及一种热力管道泄漏监测用热释电图像处理方法。


背景技术：

2.我国北方冬季主要的采暖措施是集中供暖，所以冬季热力管网的正常运行对企业和人们的日常生活越来越重要。管道随着投入使用时间的增长会由于老化腐蚀、接口破损、以及其他机械振动或者人为破坏等原因，导致发生破损和泄漏的事故。这不仅造成水资源的浪费，带来巨大的经济损失，也直接关系到热力行业的经营与发展，更重要的是给人们的生活带来诸多不便。因此当管道发生泄漏后如何对其进行准确、快速的判定，特别是判定其泄漏发生的具体位置和影响范围，对供热系统节能和运行保障具有重要的现实意义。
3.目前，国内外学者在管道泄漏检测方面无论是从试验研究还是理论研究都开展了很多工作，并得出了一些具有借鉴意义的结论,其中，利用热释电成像装置来检测普通设备无法检测的地下管道可能泄漏区域，是一种行之有效的方法，与其他检测管道泄漏方法相比，红外热释电成像检测法可以进行在线的实时检测，具有非接触、操作灵活等优点；但是，如何对热释电成像装置采集的图像进行处理，减小测量误差，是目前亟需解决的问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种热力管道泄漏监测用热释电图像处理方法及系统，解决了现有的热释电成像装置中的图像处理存在误差大的缺陷。
5.为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
6.本发明提供的一种热力管道泄漏监测用热释电图像处理方法，包括以下步骤：
7.步骤1，对获取得到的热释电图像进行分割，得到多个待处理热释电子图像；
8.步骤2，对每个待处理热释电子图像进行去噪处理，得到处理后的热释电子图像；
9.步骤3，利用改进的直方图均衡化算法对每个处理后的热释电子图像进行图像增强处理，得到增强处理后热释电子图像；
10.步骤4，对每个增强处理后热释电子图像进行像素插值，得到多个目标热释电图像。
11.优选地，步骤1中，对获取得到的热释电图像进行分割，得到多个待处理热释电子图像，具体方法是：
12.对获取得到的热释电图像按照行间隔宽度和列间隔宽度进行分割，得到多个待处理热释电子图像。
13.优选地，步骤2中，利用高斯滤波函数和中值滤波函数依次对每个待处理热释电子图像进行去噪处理。
14.优选地，步骤3中，利用改进的直方图均衡化算法对每个处理后的热释电子图像进行图像增强处理，得到增强处理后热释电子图像，具体方法是：
15.将每个处理后的热释电子图像均表示为灰度直方图；
16.对每个灰度直方图进行阈值限值处理，得到多个限值直方图；
17.计算每个灰度直方图中各灰度级的累计概率；
18.计算每个限值直方图中各灰度级的累计概率；
19.将每个灰度直方图中各灰度级与每个限值直方图中各灰度级的累计概率相对应，得到多个累计直方图；
20.统计每个累计直方图中各灰度级的概率和各灰度级的像素，进而绘制得到多个增强处理后热释电子图像。
21.优选地，利用下式对每个灰度直方图进行阈值限值处理，得到多个限值直方图：
[0022][0023]
其中，t为阈值；k为灰度直方图或限值直方图中图像的灰度级；yi(k)为灰度直方图；y
i,t
(k)为限值直方图。
[0024]
优选地，利用下式计算每个限值直方图中各灰度级的累计概率：
[0025][0026]
其中，j为第i个限值直方图中的第j个灰度级；λi为第i个限值直方图中灰度级的总数，n
j,i
为第i个限值直方图中的第j个灰度级的像素数；q为第i个限值直方图的像素点总数；s
j,i
为第i个限值直方图中各灰度级的累计概率。
[0027]
一种热力管道泄漏监测用热释电图像处理系统，包括：
[0028]
图像分割单元，用于对获取得到的热释电图像进行分割，得到多个待处理热释电子图像；
[0029]
图像去噪单元，用于对每个待处理热释电子图像进行去噪处理，得到处理后的热释电子图像；
[0030]
图像增强单元，用于利用改进的直方图均衡化算法对每个处理后的热释电子图像进行图像增强处理，得到增强处理后热释电子图像；
[0031]
图像插值单元，用于对每个增强处理后热释电子图像进行像素插值，得到多个目标热释电图像。
[0032]
一种热力管道土壤温度的计算方法，包括以下步骤：
[0033]
获取待测热力管道处的热释电图像；
[0034]
利用所述方法对热释电图像进行处理，得到多个目标热释电图像；
[0035]
利用多个目标热释电图像计算待测热力管道处的土壤温度。
[0036]
优选地，利用多个目标热释电图像计算待测热力管道处的土壤温度，具体方法是：
[0037]
计算各个目标热释电图像中各个像素所对应的温度，得到多个土壤温度数据；
[0038]
对多个土壤温度数据进行滤波处理，得到多个目标土壤温度数据；
[0039]
对多个目标土壤温度数据进行平均，得到待测热力管道处的土壤温度。
[0040]
一种热力管道土壤温度的计算系统，包括：
[0041]
图像获取单元，用于获取待测热力管道处的热释电图像；
[0042]
图像处理单元，用于利用所述方法对热释电图像进行处理，得到多个目标热释电图像；
[0043]
温度计算单元，用于利用多个目标热释电图像计算待测热力管道处的土壤温度。
[0044]
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0045]
本发明提供的一种热力管道泄漏监测用热释电图像处理方法，将热释电图像分割为多个待处理热释电子图像，分别对多个待处理热释电子图像进行处理，之后采用改进的直方图均衡化算法分别对多个待处理热释电子图像进行图像增强处理，能够将光照不平衡的图像处理为清晰分明的图像，有效地解决了现有的热释电成像装置中的图像处理存在误差大的缺陷。
附图说明
[0046]
图1为本发明的方法流程框图。
具体实施方式
[0047]
下面结合附图，对本发明进一步详细说明。
[0048]
如图1所示，本发明提供的一种热力管道泄漏监测用热释电图像处理方法，包括以下步骤：
[0049]
步骤一、图像分割：图像处理器将其接收到的热释电图像分割为多个待处理热释电子图像；
[0050]
步骤二、图像滤波：图像处理器采用高斯滤波函数和中值滤波函数分别对多个待处理热释电子图像进行高斯滤波和中值滤波处理，去除待处理热释电子图像中的噪声；
[0051]
步骤三、图像增强：图像处理器采用改进的直方图均衡化算法分别对多个待处理热释电子图像进行图像增强处理；
[0052]
步骤四、像素插值：图像处理器采用双线性插值算法分别对多个待处理热释电子图像进行像素插值，得到多个目标热释电图像；
[0053]
步骤五、土壤温度计算，具体过程为：
[0054]
步骤501、图像处理器计算各个目标热释电图像中各个像素所对应的温度，得到多个土壤温度数据；
[0055]
步骤502、图像处理器对多个土壤温度数据进行滤波处理，得到多个目标土壤温度数据；
[0056]
步骤503、图像处理器对多个目标土壤温度数据进行平均，得到热力管道泄漏监测仪器所在位置处的土壤温度。
[0057]
本实施例中，步骤一中所述图像处理器将其接收到的热释电图像分割为多个待处理子图像时，是按照行间隔宽度d和列间隔宽度h进行分割的，且将所述热释电图像分割为m
×
n个待处理子图像y1、y2、
…
、ym×n，每个所述待处理子图像均由m
×
n个像素构成，其中，m为待处理子图像的行数，n为待处理子图像的列数，d、h、m、n、m和n均为自然数，d和h的单位均为像素。
[0058]
本实施例中，步骤三中所述图像处理器采用改进的直方图均衡化算法分别对多个待处理热释电子图像进行图像增强处理的具体过程为：
[0059]
步骤301、图像处理器将多个待处理热释电子图像分别表示为灰度直方图；其中，将第i个待处理热释电子图像yi表示为灰度直方图yi(k)，i的取之为1～m
×
n的自然数；
[0060]
步骤302、图像处理器对多个灰度直方图进行阈值限值处理，得到经过阈值限值处理后的多个限值直方图；其中，对第i个灰度直方图yi(k)进行阈值限值处理时采用的公式为t为阈值且t为多个待处理热释电子图像中各个像素点的灰度值的均值，k为灰度直方图yi(k)或限值直方图y
i,t
(k)中图像的灰度级，且k的取值范围为0≤k≤255；
[0061]
步骤303、图像处理器计算多个限值直方图中各灰度级的累计概率；其中，计算第i个限值直方图y
i,t
(k)中第j个灰度级的累计概率s
j,i
采用的计算公式为其中，j为第i个限值直方图y
i,t
(k)中的第j个灰度级，且j的取值为0～λ
i-1的自然数；λi为第i个限值直方图y
i,t
(k)中灰度级的总数，n
j,i
为第i个限值直方图y
i,t
(k)中的第j个灰度级的像素数，q为第i个限值直方图y
i,t
(k)的像素点总数；
[0062]
步骤304、图像处理器计算将要绘制的多个新的灰度变换图的累计概率；其中，计算第i个将要绘制的新的灰度变换图中第j个灰度级的累计概率s
j,i
采用的计算公式为s
j,i
＝int{(λ
i-1)s
j,i
+0.5}s
j,i
；
[0063]
步骤305、图像处理器将各个将要绘制的新的灰度变换图中各个灰度级的累计概率与各个限值直方图中的各个灰度级相对应，绘制出多个累计直方图；
[0064]
步骤306、图像处理器统计各个累计直方图中各灰度级的概率和各灰度级的像素，并据此绘制出均衡化后的各个新的灰度变换图，并作为多个增强处理后热释电子图像。
[0065]
通过采用改进的直方图均衡化算法分别对多个待处理热释电子图像进行图像增强处理，能够将光照不平衡的图像处理为清晰分明的图像，有助于提高热力管道泄漏监测精度。
[0066]
本实施例中，步骤502中所述图像处理器对多个土壤温度数据进行滤波处理，得到多个目标土壤温度数据时，是采用拉依达准则对多个土壤温度数据进行奇异数据滤波，去除多个土壤温度数据中异常的数据，得到多个目标土壤温度数据。
[0067]
本实施例中，步骤503中所述图像处理器对多个目标土壤温度数据进行平均，得到热力管道泄漏监测仪器所在位置处的土壤温度时，是采用算术平均的方法。
[0068]
为了验证本发明能够产生的效果，利用matlab进行了仿真，仿真结果显示经过本发明处理后的土壤温度值检测精确，能够很好的用于热力管道泄漏监测中。
[0069]
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

技术特征：
1.一种热力管道泄漏监测用热释电图像处理方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，对获取得到的热释电图像进行分割，得到多个待处理热释电子图像；步骤2，对每个待处理热释电子图像进行去噪处理，得到处理后的热释电子图像；步骤3，利用改进的直方图均衡化算法对每个处理后的热释电子图像进行图像增强处理，得到增强处理后热释电子图像；步骤4，对每个增强处理后热释电子图像进行像素插值，得到多个目标热释电图像。2.根据权利要求1所述的一种热力管道泄漏监测用热释电图像处理方法，其特征在于，步骤1中，对获取得到的热释电图像进行分割，得到多个待处理热释电子图像，具体方法是：对获取得到的热释电图像按照行间隔宽度和列间隔宽度进行分割，得到多个待处理热释电子图像。3.根据权利要求1所述的一种热力管道泄漏监测用热释电图像处理方法，其特征在于，步骤2中，利用高斯滤波函数和中值滤波函数依次对每个待处理热释电子图像进行去噪处理。4.根据权利要求1所述的一种热力管道泄漏监测用热释电图像处理方法，其特征在于，步骤3中，利用改进的直方图均衡化算法对每个处理后的热释电子图像进行图像增强处理，得到增强处理后热释电子图像，具体方法是：将每个处理后的热释电子图像均表示为灰度直方图；对每个灰度直方图进行阈值限值处理，得到多个限值直方图；计算每个限值直方图中各灰度级的累计概率；计算每个将要绘制的新的灰度变换图中各灰度级的累计概率；将每个将要绘制的新的灰度变换图中各灰度级的累计概率与每个限值直方图中各灰度级相对应，绘制得到多个累计直方图；统计每个累计直方图中各灰度级的概率和各灰度级的像素，进而绘制得到多个增强处理后热释电子图像。5.根据权利要求4所述的一种热力管道泄漏监测用热释电图像处理方法，其特征在于，利用下式对每个灰度直方图进行阈值限值处理，得到多个限值直方图：其中，t为阈值；k为灰度直方图或限值直方图中图像的灰度级；y
i
(k)为灰度直方图；y
i,t
(k)为限值直方图。6.根据权利要求4所述的一种热力管道泄漏监测用热释电图像处理方法，其特征在于，利用下式计算每个限值直方图中各灰度级的累计概率：其中，j为第i个限值直方图中的第j个灰度级；λ
i
为第i个限值直方图中灰度级的总数，n
j,i
为第i个限值直方图中的第j个灰度级的像素数；q为第i个限值直方图的像素点总数；s
j,i
为第i个限值直方图中各灰度级的累计概率。7.一种热力管道泄漏监测用热释电图像处理系统，其特征在于，包括：
图像分割单元，用于对获取得到的热释电图像进行分割，得到多个待处理热释电子图像；图像去噪单元，用于对每个待处理热释电子图像进行去噪处理，得到处理后的热释电子图像；图像增强单元，用于利用改进的直方图均衡化算法对每个处理后的热释电子图像进行图像增强处理，得到增强处理后热释电子图像；图像插值单元，用于对每个增强处理后热释电子图像进行像素插值，得到多个目标热释电图像。8.一种热力管道土壤温度的计算方法，其特征在于，包括以下步骤：获取待测热力管道处的热释电图像；利用权利要求1-6中任一项所述方法对热释电图像进行处理，得到多个目标热释电图像；利用多个目标热释电图像计算待测热力管道处的土壤温度。9.根据权利要求8所述的一种热力管道土壤温度的计算方法，其特征在于，利用多个目标热释电图像计算待测热力管道处的土壤温度，具体方法是：计算各个目标热释电图像中各个像素所对应的温度，得到多个土壤温度数据；对多个土壤温度数据进行滤波处理，得到多个目标土壤温度数据；对多个目标土壤温度数据进行平均，得到待测热力管道处的土壤温度。10.一种热力管道土壤温度的计算系统，其特征在于，包括：图像获取单元，用于获取待测热力管道处的热释电图像；图像处理单元，用于利用权利要求1-6中任一项所述方法对热释电图像进行处理，得到多个目标热释电图像；温度计算单元，用于利用多个目标热释电图像计算待测热力管道处的土壤温度。

技术总结
本发明提供的一种热力管道泄漏监测用热释电图像处理方法及系统，包括以下步骤：步骤1，对获取得到的热释电图像进行分割，得到多个待处理热释电子图像；步骤2，对每个待处理热释电子图像进行去噪处理，得到处理后的热释电子图像；步骤3，利用改进的直方图均衡化算法对每个处理后的热释电子图像进行图像增强处理，得到增强处理后热释电子图像；步骤4，对每个增强处理后热释电子图像进行像素插值，得到多个目标热释电图像；本发明能够有效地解决现有的热释电成像装置中的图像处理存在误差大的缺陷。释电成像装置中的图像处理存在误差大的缺陷。释电成像装置中的图像处理存在误差大的缺陷。


技术研发人员：李春晓 刘圣冠 孙立 李杰 杜玉卓 焦爱明 乔磊 隋凯 王泽广 王延生 宋万利 郑剣平 尚海军
受保护的技术使用者：西安热工研究院有限公司 华能山东发电有限公司
技术研发日：2022.11.30
技术公布日：2023/7/22