1 华中科技大学光学与电子信息学院，湖北 武汉 430074
2 华中科技大学物理学院，湖北 武汉 430074
3 华中科技大学武汉光电国家研究中心，湖北 武汉 430074
4 湖北光谷实验室，湖北 武汉 430074
超短超强激光脉冲驱动的高次谐波是一种极紫外到软X射线波段的光源，具有指向性好、时空相干性高、亮度高等优点。高次谐波不但是在阿秒时间尺度上研究电子动力学的基础，而且其各类技术优点也使之成为一种有效的桌面型极紫外相干光源，在集成电路制造在线检测、材料科学、生物医药等领域中具有广泛应用。然而，受限于传统钛蓝宝石固体飞秒激光的平均功率和高次谐波传播过程中的转换效率，目前高次谐波极紫外光源的平均功率亟待提高。介绍了高重复频率、高平均功率高次谐波极紫外光源的产生方式及其应用。首先介绍了光纤、固体、啁啾光学参量放大器等新型高重复频率、高平均功率飞秒激光驱动源在高次谐波产生方面的研究进展，之后讨论了激光高次谐波在弱电离气体介质中的宏观传播效应和相位匹配条件。在此基础上，介绍了高平均功率高次谐波极紫外光源在成像检测方面的应用。
非线性光学 高次谐波 极紫外光源 飞秒激光器 极紫外成像检测
国网内蒙古东部电力有限公司兴安供电公司, 内蒙古兴安盟 137400
绝缘子运行状态的评估关乎到输电工程的安全运行。紫外成像技术提供了一种绝缘子评估的量化手段, 为此, 提出了一种基于改进自适应神经模糊推理系统(adaptive neuro-fuzzy inference system, ANFIS)的绝缘子紫外光斑评估方法。首先, 搭建了绝缘子污秽放电测试平台, 开展了不同测试距离和增益下的绝缘子放电强度研究。其次, 将增益以及紫外光斑面积作为训练数据, 建立了基于贝叶斯推理的 ANFIS模型。最后, 进行了现场验证测试。结果表明, 该方法具有良好的预测精度和测试效率, 适用于绝缘子紫外成像量化评估, 为绝缘子运行状态的评估提供了技术支撑。
绝缘子 紫外成像 贝叶斯 光斑面积 insulator, ultraviolet imaging, Bayesian inference ANFIS
1 国网吉林省电力有限公司电力科学研究院, 吉林长春 130021
2 南昌工程学院电气工程学院, 江西南昌 330099
受拍摄环境及局部放电程度影响, 夜间型紫外相机拍摄电晕放电图像不清晰、放电区域的颜色不仅接近背景颜色且与背景交叉重叠等导致难以自动分割局部放电, 针对该问题提出一种新的电力线紫外图像局部放电区域精确分割方法。首先, 构建基于 Unet深度学习语义分割模型, 利用已训练 Unet网络对紫外图像语义分割获得电晕放电区域粗分割结果; 其次, 将放电区域紫外图像转换为灰度图像, 基于前景加权的 Otsu阈值分割法对粗分割结果进行精确分割。对 426个样本进行测试, 本文方法全部分割出了样本图像中的局部放电区域, 且分割出的放电区域与真值之间的误差接近 0, 所提出的电晕放电分割方法能为局部放电大小量化和评估提供准确的数据源。
电晕放电 紫外成像 语义分割 Otsu阈值 corona discharge, ultraviolet imaging, semantic se
国网内蒙古东部电力有限公司兴安供电公司, 内蒙古 兴安盟 137400
为研究盘式绝缘子积污放电的紫外图谱特征, 提出了一种基于图像分割的光斑面积计算方法。首先, 基于 C-V模型, 开展积污绝缘子紫外图像径向分布的研究。接着, 与红外温度场曲线进行对比研究, 验证其合理性。最后, 研究不同电阻率、风速情况下积污绝缘子的紫外图谱特征。研究结果表明: C-V模型应用于图像处理中, 具有较强的抗干扰性, 适用于盘式绝缘子径向放电强度的研究; 随着表面电阻率的降低, 盘式绝缘子紫外光斑面积会增大; 风速对盘式绝缘子放电强度有明显的影响; 研究结果可为盘式绝缘子径向放电强度的评估提供一定的参考。
盘式绝缘子 紫外成像 放电强度 C-V模型 径向分布 disk-shaped insulator, ultraviolet image, discharg
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所，吉林 长春 130033
2 中国科学院大学，北京 100049
紫外探测技术已广泛应用于人类生产生活的各个方面，宽谱段紫外成像仪系统的研究具有重要意义。本文通过推导色差理论公式，提出了单一透镜材料的宽谱段紫外成像仪光学系统色差校正方案。结合高灵敏度大动态紫外成像探测器的性能指标要求，设计了仅一种透镜材料且所有透镜均为球面的210~400 nm宽谱段紫外成像仪光学系统，并运用光学设计软件CODE V进行系统优化及像质评价。结果表明：在奈奎斯特频率40 lp/mm下，全视场全波段系统的调制传递函数优于0.6，系统点列图RMS<7.8 μm，具有良好的成像质量。该系统不含非球面等光学元件，不仅易于加工装调，而且降低了研制成本，该方法将为宽谱段紫外成像光谱仪的设计奠定技术基础。
紫外成像仪 宽谱段 光学设计 色差校正 ultraviolet imager wide spectrum optical design chromatic correction
华北电力大学 电气与电子工程学院, 河北 保定 071003
针对目前紫外成像仪中紫外光图像与可见光图像配准叠加精度低、电晕放电定位偏差大等问题,提出一种基于GoogLeNet模型、小波变换(Wavelet Transform,WT)和Canny算子相结合的紫外与可见光图像配准融合方法,并将其应用于高灵敏紫外成像仪中。首先,引入迁移学习的思想,利用预训练的GoogLeNet模型自主挖掘可见光图像和紫外图像的特征; 其次,将提取出来的特征作为预测变量,输入极限学习机(Extreme Learning Machine,ELM),以空间变换参数为指导监督模型训练,实现高精度紫外与可见光图像配准; 最后,利用二维小波变换与Canny算子对配准后的图像进行多分辨率分析与边缘检测,实现无紫外信息损失的图像融合。实验结果表明,所提方法的紫外与可见光图像配准精度高,融合效果良好,具有很好的工程实用价值。
图像配准 GoogLeNet模型 小波变换 Canny算子 紫外成像仪 image registration GoogLeNet model wavelet transform Canny arithmetic ultraviolet imager
华北电力大学 电气与电子工程学院, 河北 保定 071003
针对现有紫外成像仪中紫外光与可见光图像配准实时性差, 精度不高等问题, 提出一种基于卷积神经网络(Convolutional Neural Networks, CNN)与小波融合(Wavelet Fusion, WF)的紫外光与可见光图像配准融合方法, 并将其应用于高灵敏紫外成像仪中。首先, 结合刚体变换和卷积神经网络对采集到的图像数据进行参数模型预训练, 通过自主挖掘图像特征寻找到最优空间变换参数, 实现紫外光图像与可见光图像的精确配准; 其次, 利用二维小波分解与重构算法实现紫外光与可见光图像的融合。实验结果表明, 所提方法的紫外光图像与可见光图像配准速度快, 叠加精度高, 且具有良好的稳定性。
卷积神经网络 紫外成像仪 图像配准 小波融合 convolutional neural network ultraviolet imager image registration wavelet fusion
华北电力大学 电气与电子工程学院， 河北 保定 071003
紫外成像仪为实现放电点定位和电气设备故障诊断，需要对来自不同传感器的紫外与可见光图像进行配准。针对紫外与可见光图像成像原理差异较大，特征点提取及匹配困难的问题，文章提出一种基于互信息的紫外与可见光图像配准算法并将其应用到紫外成像仪中完成实时配准。首先计算紫外与可见光图像中的互信息，将互信息作为相似性测度，采用刚体变换模型对图像进行变换，然后通过1+1进化算法求取最优相似性测度时的空间变换参数而完成图像配准，并通过仿真和紫外成像仪样机验证了所提算法的有效性。
紫外成像仪 图像配准 互信息 1+1进化算法 ultraviolet imager image registration mutual information 1+1 evolutionary algorithm
