基于改进背景视觉提取和帧叠加的SF6泄漏气体检测算法研究

徐志钮; 王朝宇; 赵丽娟; 宁子达; 陈庆; 金虎

华北电力大学学报 ›› 2026, Vol. 53 ›› Issue (3) : 78 -87.

基于改进背景视觉提取和帧叠加的SF₆泄漏气体检测算法研究

徐志钮, 王朝宇, 赵丽娟, 宁子达, 陈庆, 金虎

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摘要

针对SF₆气体泄漏的红外成像视频中图像灰度值突变影响下固体背景被误检的问题，提出了一种基于改进背景视觉提取（Visual Background Extractor, ViBe）和帧叠加的SF₆泄漏气体检测算法。首先，对视频序列进行滤波处理，并对ViBe算法进行改进，即根据图像灰度值直方图个数大的值初始化背景模型样本库，由大津法（Otsu）确定前景阈值，根据前景结果调整更新因子，以减小泄漏气体鬼影；其次对视频进行帧叠加操作得到视频各帧灰度值和的二维矩阵，并对其进行归一化处理，以提高泄漏气体与固体背景的对比度；最后为了消除灰度值突变问题，结合边缘检测算法和形态学的处理，提出一种掩模形成算法，掩模结果与改进ViBe结果交集为泄漏气体所在区域。为了验证提出算法，采用大津法、高斯混合模型算法（Gaussian Mixture Model, GMM）、ViBe算法和提出的改进ViBe算法针对SF₆设备气体泄漏红外灰度视频进行了前景检测。结果表明，改进ViBe算法同时考虑时空信息，可减小“鬼影”现象以提高泄漏气体检测率；提出的泄漏气体检测算法可以有效减少SF₆泄漏视频灰度值突变问题，且该算法对视频抖动也有很好的应用效果。