摘 要：雖然目前運用高速圖像采集系統(tǒng)對圖像進行拍攝技術(shù)已經(jīng)取得一定的發(fā)展，但然仍存在著一些缺陷，主要表現(xiàn)在在所拍攝的圖像中，很難對電器觸頭進行詳細的觀察。造成這一現(xiàn)象的原因主要有兩個，即開關(guān)電弧所具有的發(fā)光特性以及觸頭系統(tǒng)和滅弧室所具有的反光特性。因此，需要采取相關(guān)措施對電弧強度作增強處理，本文介紹的是直方圖或者局部直方圖的圖像
　　關(guān)鍵詞：低壓電器 開關(guān)電弧 圖像增強 直方圖算法
　　中圖分類號：TN948文獻標(biāo)識碼：A文章編號：1672-3791（2012）09（a）-0004-01
　　1 圖像增強技術(shù)簡析
　　對于圖像增強來說，它其實是數(shù)字圖像處理當(dāng)中的一項基本內(nèi)容。它主要指的是根據(jù)相關(guān)的需求對一幅圖像當(dāng)中的某些重點信息進行一定程度上的突出。同時，它還能夠做到對信息的有效選擇，將一些不必要的信息進行削弱或者去除。這樣一來，就可以對圖像的質(zhì)量進行一定的改善，同時也對圖像信息的有效性進行了增強。
　　2 直方圖概況
　　2.1 直方圖的原理
　　對于一幅數(shù)字圖像來說，如果它對應(yīng)于每一灰度值，就可以對具備這一灰度值的象素數(shù)進行相應(yīng)的統(tǒng)計。并由此實現(xiàn)對于象素數(shù)-灰度值圖形的繪制。那么，我們就將這一圖形稱作為相關(guān)圖像的灰度直方圖，簡稱為直方圖。對于直方圖來說，它分別將灰度值以及象素數(shù)作為其橫坐標(biāo)以及縱坐標(biāo)。
　　2.2 直方圖的性質(zhì)
　　直方圖具有一系列的性質(zhì)，下面我們對其進行一一闡述，主要如以下幾點。
　?。?）它主要是一幅圖像之中各個像素灰度出現(xiàn)頻率次數(shù)的統(tǒng)計結(jié)果。因此，它只對圖像中不同灰度值出現(xiàn)的次數(shù)進行一定程度上的反映，而對其所在的位置卻不進行處理。
　?。?）直方圖與圖像之間存在一定的對應(yīng)關(guān)系。通常情況下，一幅圖像只有一個確定的直方圖與之相對應(yīng)；然而，對于不同的圖像來說，它們可能存在著相同的直方圖。
　?。?）一幅圖像各個子區(qū)的直方圖之和等于該圖像全圖的直方圖。
　　3 低壓電器開關(guān)電弧圖像采集系統(tǒng)概述
　　對于低壓電器來說，其觸頭間電弧的燃燒需要的時間往往較為短暫，一般情況下僅僅在10ms以內(nèi)。要在如此的段的時間內(nèi)進行電弧圖像的采集存在著一定的難度，因此必須對相關(guān)采集工具進行有效的利用，而且采集工具必須具有一定的針對性、高速性。目前市場上出現(xiàn)了一種運用CCD研制出的開關(guān)電弧采集系統(tǒng)。
　　為了對這一系統(tǒng)的時間以及空間分辨率進行一定程度上的提高，需要對相關(guān)圖像的空間分辨率以及以及圖像的灰度等級進行一定程度的提升，但同時也需要對傳輸速率進行相關(guān)保證。我們選取了一種交流接觸器，其型號為CJX1-12/22，我們將其觸頭的負載電流調(diào)至為220V/5A，然后在這種狀況下進行對于電弧原始圖像的拍攝。這一開關(guān)電弧采集系統(tǒng)在進行照明時所采用的光源為鹵鎢光源，這種光源具有一定的強度，但是，當(dāng)發(fā)出的光經(jīng)過一些部件之后會發(fā)生一定程度上的衰減，這些部件主要有直管顯微鏡、析光鏡以及三透鏡。而CCD存在著較為短暫的積分時間，這樣一來，在所拍攝到的電弧圖像之中僅僅能夠較為清晰的觀察到燃弧的相關(guān)形態(tài)，但卻不能夠?qū)缁∈乙约坝|頭圖像進行直接的觀察。為了對這一問題進行有效的解決，同時對其視覺效果進行一定程度的改善，需要對數(shù)字圖像增強算法進行有效運用并實現(xiàn)目的。
　　4 基于圖像增強技術(shù)的直方圖算法分析
　　目前狀況下，運用高速圖像采集系統(tǒng)對圖像進行拍攝，技術(shù)已經(jīng)取得一定的發(fā)展，然仍存在存在著一些缺陷，主要表現(xiàn)在在所拍攝的圖像中，很難對電器觸頭進行詳細的觀察。造成這一現(xiàn)象的原因主要有兩個，分別是開關(guān)電弧所具有的發(fā)光特性以及觸頭系統(tǒng)以及滅弧室所具有的反光特性。而對電弧圖像進行一定程度上的增強就是為了在相應(yīng)的電弧圖像之中，對其觸頭系統(tǒng)以及滅弧系統(tǒng)弱的相關(guān)特征進行進一步的增強。從另一種角度來看，也就是對其電弧圖像的對比度進行增強。
　　對于直方圖來說，它在多種空間域處理技術(shù)當(dāng)中都發(fā)揮了基礎(chǔ)性的作用。我們設(shè)兩個變量r以及s，r代表的是圖像未進行增強之前的像素灰度級，s代表的是圖像經(jīng)過增強之后的像素灰度級。與之相對應(yīng)的是，灰度級分布的概率密度就分別為Pr（r）以及Ps（s）。我們對像素的灰度值進行假設(shè)，假設(shè)其已經(jīng)歸一化在區(qū)間[0，1]之內(nèi)，這樣一來，就能夠?qū)τ懻撈鸬揭欢ǖ暮喕饔?。同時，在相關(guān)的灰度級坐標(biāo)之中，設(shè)置r=0表示的是黑，而r=1表示的是白。
　　這樣一來，在相應(yīng)的區(qū)間之中，任何一個r的值進行一定程度的變換時，其變換的函數(shù)主要為：
　　同時，在進行變化之時，對于T（r）來說，需要滿足一定的條件，主要是如下的兩個條件：（1）它必須是單值單調(diào)增加函數(shù)。（2）它的值必須在0～1之間，并包含0和1。這樣一來，T（r）滿足單值單調(diào)增加函數(shù)的條件，就可以使得灰度級根據(jù)從黑道白的順序進行排列；而T（r）滿足其值必須在0～1之間，并包含0和1，就可以對其在映射變換之后的像素灰度值維持在允許的范圍之內(nèi)進行一定程度的保證。
　　從s到r的反變換為：
　　與上面相同，s也需要對上面所闡述的兩個條件進行滿足。而通過概率理論我們可以知道：如果在Pr（r）和變換函數(shù)s=T（r）已經(jīng)知道的情況下，且T-1（s）是單值。
　　單調(diào)增加函數(shù)，那么就會有：
　　對于直方圖圖像增強算法來說，它其實就是通過對函數(shù)T（r）進行一定程度的變換，通過這種變化對圖像灰度級的概率密度函數(shù)進行有效的控制，進而改變圖像的外貌。
　　5 結(jié)語
　　本文針對低壓電器開關(guān)電弧圖像增強的直方圖算法做了簡要分析。首先，對低壓電器開關(guān)電弧圖像采集系統(tǒng)進行簡要闡述，然后運用數(shù)學(xué)模型的方法對直方圖的基本算法進行分析，并得出結(jié)論：用這一方法對觸頭以及電弧的相對位置進行觀察，能取得較好的效果。
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