便携式紫外巡线仪图像处理系统研究

摘要

由于线路受损等原因，高压电路传输、变电站、配电系统存在电晕和电弧放电现象。准确判定高压系统放电位置可以确定有故障的部件，并采取适当措施，从而达到减小电量损失的目的。为快速、准确检测到放电位置，本文对便携式紫外巡线仪图像处理系统进行研究。
　　便携式紫外巡线仪图像处理系统采用FPGA(Field Programmable Gate Array)和ARM（Acorn RISC Machine）的设计方案，采用ADV7180视频解码芯片将紫外CCD采集的电晕放电信息和可见CCD采集的可见光背景图像，转换为数字视频信号。在FPGA内部对紫外图像进行中值滤波和时间滤波处理，消除噪声干扰，得到高质量的视频图像。由FPGA将视频编码，并通过视频传输模块将编码后的视频传输至ARM处理器。ARM处理器将由FPGA处理后的视频进行融合显示，判定电晕放电位置。为便于电晕放电位置查看，系统添加视频存储和照片拍摄功能。
　　测试结果表明，便携式紫外巡线仪图像处理系统运行可靠，整体功耗小于10W，可持续使用7小时，视频分辨率为640×480，帧频为25帧/s，各项指标达到设计要求系统可准确判断放电位置。

目录

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状及发展趋势

1．3 课题主要研究内容

第2章 便携式紫外巡线仪图像处理系统设计方案

2．1 系统设计指标

2．2 系统整体方案设计

2．2．1 设计方案分析

2．2．2 系统总体设计方案

2．3 系统图像处理算法研究

2．3．1 时域递归滤波算法原理

2．3．2 中值滤波算法基本原理

2．3．3 紫外可见图像数字配准

2．3．4 图像融合与故障点标定原理

2．4 本章小结

第3章 便携式紫外巡线仪图像处理系统硬件设计

3．1 系统硬件整体设计方案

3．2 FPGA图像处理单元

3．2．1 FPGA核心板选择

3．2．2 视频解码芯片电路

3．2．3 视频传输与通信控制接口

3．3 ARM图像处理单元

3．3．1 ARM核心板选择

3．3．2 视频输入与通信接口

3．3．3 USB电路

3．3．4 串口按键电路

3．3．5 TF卡接口模块

3．4 电源管理单元

3．4．1 电源管理总体方案设计

3．4．2 充电模块硬件电路

3．4．3 降压模块硬件电路

3．5 本章小结

第4章 FPGA内部各功能模块实现

4．1 视频采集模块

4．1．1 ADV7180解码芯片配置

4．1．2 视频解码

4．2 视频处理模块

4．2．1 视频帧缓存模块的实现

4．2．2 时域递归滤波器的实现

4．2．3 中值滤波器的实现

4．3 视频传输模块

4．4 本章小节

第5章 系统应用软件设计及系统测试

5．1 ARM图像处理系统应用软件介绍

5．2 应用程序设计

5．2．1 视频显示模块

5．2．2 视频编码模块

5．2．3 视频解码模块

5．3 人机交互界面功能设计

5．4 系统测试与结果分析

5．4．1 拍摄效果测试

5．4．2 其他功能测试

5．4．3 系统功耗测试

5．5 本章小结

结论

参考文献

附录

致谢

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