SF6是一種無色、無味的惰性氣體，因良好的絕緣和滅弧性能，在氣體絕緣金屬封閉開關設備（gas insulated switchgear, GIS）等高壓電氣設備中得到廣泛的應用。SF6氣體泄漏是造成此類電氣設備失效的主要原因。相比于傳統的包扎法、肥皂法、手持式檢漏儀定性檢漏法，紅外帶電檢漏技術不需要停電作業、不用接觸電氣設備，是一種更為便捷安全且直觀有效的檢漏手段。

紅外線泄漏檢測技術是利用SF6氣體與空氣的紅外輻射特性實現的。SF6泄漏會向外輻射紅外線能量，對周邊環境造成一定的影響，在使用紅外成像技術進行成像時，通過分析對比SF6氣體與空氣紅外圖像的差異，就能實時、精確地探測出SF6泄漏點，并生成直觀的紅外圖像。

隨著變電站自動化和智能化水平的不斷提高，變電站巡檢機器人逐漸取代人工巡檢成為今后的發展方向。紅外圖像檢測儀是巡檢機器人搭載的重要監測設備之一。

目前，關于紅外圖像處理的研究主要集中在紅外測溫領域，通過圖像處理、智能識別等算法對紅外測溫圖像中的設備進行識別，并找出故障設備。在生產中，紅外檢漏仍主要依賴人眼判斷，相關研究主要集中在檢測效果的加強方法方面。基于圖像處理的紅外檢漏方法屬于運用運動目標圖像的定位算法，主要分為幀間差分法、背景差分法、光流法。

廣州供電局有限公司電力試驗研究院的研究人員黃柏、楊帆、鄧劍平、畢凡，根據SF6泄漏點在紅外圖像中相對位置固定且持續時間長這一特點，在2022年第7期《電氣技術》上撰文，提出一種基于圖像處理的SF6紅外檢漏視頻定位算法，使用閾值變換分割設備區域與背景區域，基于SF6泄漏點的紅外圖像特性使用累積幀間差分法來實現漏點定位。它既可用于變電站自動巡檢機器人的紅外檢漏自動定位，也可用于手持式紅外圖像檢漏儀輔助定位。

圖1 定位案例

他們首先將紅外圖像灰度化，并利用高斯模糊技術消除噪聲干擾；其次通過閾值變換在首幀圖像中識別設備區域，得到掩膜；然后基于漏點位置相對固定且持續的特性，使用累積幀間差分法獲取紅外圖像的累積變化；最后根據掩膜排除不在設備區域的干擾，對SF6泄漏點進行定位和統計。

通過實驗分析，研究人員指出，該方法能準確定位SF6漏點位置，處理速度快，抗干擾性好，適合實時視頻處理。高斯模糊和幀間差分對消除攝像機抖動的干擾效果明顯；設備區域和背景區域劃分可以有效區分非設備區的干擾。

表1 差分法和光流法運算速度對比

另外，他們也表示，該方法對視頻拍攝的平穩程度有一定要求，大幅度的抖動會造成較大的干擾；而雨天對該方法的干擾尚未經過實驗測試。下一步可以充分挖掘SF6泄漏紅外圖像的紋理特征、幾何特征、動態特征等，使用貝葉斯分類、神經網絡等算法來識別這些特征，或許能有更一步的改進。

本文編自2022年第7期《電氣技術》，論文標題為“基于累積幀間差分法和掩膜的SF6紅外檢漏視頻定位算法研究”，作者為黃柏、楊帆 等。本課題得到福州大學科研啟動基金、福建省教育廳中青年教師教育科研項目的支持。