圖像分析論文范文

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第1篇

1引言

工程圖紙掃描圖象的識別與理解是目前學術界和工程界研究的熱點，在機械、電子、建筑及地理信息系統等應用領域中具有重要的實際意義。圖樣中有兩部分信息，一是圖形，由幾何圖素組成，用來表達產品形體；二是文字，用來定義產品尺寸及描述其它信息，有的附于圖形，如尺寸數字等，也有獨立存在的，如技術要求等。文字是圖樣中非常重要的信息。因此，工程圖紙掃描圖象的字符提取與識別是一個重要問題，對進一步的尺寸理解、圖像理解等高層次理解都有較大作用。工程圖樣中的文字包括多種字符，如漢字、數字、字母及符號等。字符情況較為復雜，有自己的一些特點：字符多為手寫，具有一定的隨意性，不同于印刷體；具有多種方向，不僅有水平書寫，而且有的垂直放置，還有其它各種角度的斜向；有直體與斜體；有時字符與字符及圖形粘連，增加了圖文分割及字符提取的難度；位置分散，大小不一。上述情況在字符的分割及識別時都必須考慮。所以，工程圖樣字符提取及識別是一個十分困難的問題。

鑒于工程圖樣字符的特點，其處理方法與光柵文檔具有很大差別，一般的處理過程是：先標識連通體，從中選出字符域，再根據字符域鄰近和共線來生成字符串域，并判斷方向，然后分割字符域，最后進行字符識別及校正。經過多年研究，工程圖樣字符的分割及識別算法已有多種：一是基于連通體[1]；二是基于輪廓跟蹤[2]，利用同步邊緣特性檢測進行輪廓跟蹤，分離字符輪廓，采用鄰域搜索來生成字符串，最后通過分類樹進行字符識別，并根據專業知識作校正；三是行程編碼匹配法[3]，采用圖分割集方法來分割與字符及圖形粘連的字符。

本文提出一種基于單義域鄰接圖的圖文分割方法，在二值圖象水平黑游程編碼基礎上，以相關游程線寬和拓撲的一致為約束生成條形域，對其中多義域作分裂獲得單義域：線段域和圓弧域，并建立其鄰接圖。字符筆劃可以表示為一個或多個單義域。字符筆劃的長度較小，線寬一致。根據這些特點，從單義域中篩選字符筆劃域，進行初步圖文分離。字符筆劃多是鄰接的，以字符筆劃域為起點，通過遍歷鄰接圖搜索鄰接的字符筆劃域，來提取字符域。字符結構與圖元差別較大，根據字符域特性實現字符進一步篩選。采用字符域外接矩形來標識字符的大小和位置。根據字符域外接矩形相交來判定字符鄰近，再加上字符共線為判據來生成字符串域。圖樣中字符串多是附于圖形的，單義域可以很容易獲取方向，即可得圖形方向。利用共串字符外接矩形中心及所附圖形對字符進行定向。然后將非水平字符域旋轉至水平，并重新進行水平黑游程編碼，以單義域鄰接圖來表達字符的結構特征，為后續識別作準備。下面進行詳細介紹。

2圖象的單義域鄰接圖描述

在工程圖形中，既有圖元又有字符。圖元有多種，如線段、圓弧、圓、箭頭等，而且圖元多為相交。不同圖元需要用一種結構來統一描述，然后通過分析其幾何與拓撲特征確定類型來進行矢量化。交點信息對提取同一圖元及不同圖元之間拓撲關系具有重要指導意義。字符是由筆劃組成的，在提取筆劃的基礎上進行識別是一種很好的方法。但筆劃的提取難度較大。現有對圖樣字符的識別多是處理數字和字母，較少涉及漢字，而我國圖紙均有大量漢字信息，還有數字及字母等。因此，需要建立一種模型，既能表達幾何數據，還可以描述拓撲關系，便于各種特征提取。

現有圖文分離算法多是以象素為單元，進行連通體生成。而連通體對后續識別貢獻較小，尤其是對圖元的識別。這就要求采用一種模型能夠統一描述圖形和文字的幾何與拓撲信息。基于單義域鄰接圖的描述模型，可以統一描述圖元和文字，不但能提取圖元，還為字符識別的筆劃特征提取提供啟發。下面給出單義域鄰接圖的建立方法。

對圖象作水平黑游程編碼，這時對圖象的分析單元由象素變為游程，游程連通性反映了圖形拓撲關系。如圖1.b所示。通過分析游程的拓撲關系，可以獲取具有轉折意義的游程[4]。這些關鍵游程為圖元分割提供線索。相關游程基于寬度和拓撲一致性可以聚合為一個集合，來表達某一幾何與拓撲意義，稱之為條形域。條形域具有較強的整體性和宏觀性[5]。但是，有的條形域具有多義性，即由線段域和圓弧域組成，對多義域需作分裂得單義域。這時，圖象的表達單元變為單義域，如圖1.c所示。而單義域首末游程的拓撲則表達了單義域的拓撲關系。單義域鄰接圖可以完整地表達圖象中圖元與字符的幾何與拓撲信息。如圖2所示。

3字符提取

圖文分離算法已有多種，主要是基于連通域。多數字符是一個連通域，數字、字母及漢字多是連通的，或是由幾個連通域構成的，而且字符域具有許多與幾何圖元域不同的特征。在實際中多以象素八鄰域來進行字符提取，且輔以多種字符屬性判斷，確認是字符域而不是圖形域，并生成其最小外接矩形，用以標識字符域的大小與位置。上述算法主要是分析連通域的特征來確定字符，在生成連通體時，對于圖文粘連情況，勢必形成一體，需要后續分割或造成圖文誤分。這主要是因為在形成連通體時只是基于象素。如果能夠在確定筆劃域的基礎上進行圖文分割及字符提取，則毫無疑問會提高分割及提取效果。

根據制圖規則，圖樣中的漢字、數字、字母的字體均有規定，在一定掃描率下，可以確定字符的范圍閾值，從而確定字符筆劃的長度，而字符筆劃線寬又是基本一致的，根據這兩個條件從單義域中選取字符筆劃域。鄰接的字符筆劃域為一個字符，或是一個字符的部分筆劃。字符提取是以字符筆劃域為基礎的，遍歷鄰接圖搜索鄰接的字符筆劃域來完成。下面給出具體算法：

（1）取出未訪問字符筆劃域，設為當前域，新建字符域及其外接矩形，將當前域插入字符域。

（2）如果當前域無鄰接的可訪問域，則轉到（4），否則，取當前域鄰接的未訪問字符筆劃域，設為當前域，插入字符域，字符域外接矩形生長。

（3）返回（2）。

（4）得一字符。

字符結構與圖元差別較大，根據字符域特性[1]實現字符進一步篩選。圖3.a給出圖1.a的字符提取結果，采用外接矩形標識。

4字符串生成

工程圖紙中字符多以串的形式存在，組成字符串來表達語義。分析字符的字符串歸屬能夠為字符識別提供方向及上下文等信息。由于圖樣字符的多向性，字符的方向確定也需從字符串中獲取。對于小象素群究竟是小數點還是噪聲，只有置身于字符串的上下文中才能作出正確判斷。因此，字符串的組合是繼字符提取之后的必然要求。

字符串成組通常采用的方法有兩種，一種是利用Hough變換進行共線檢測[6]；另一種是相鄰檢測，即字符串的生成就是將鄰近字符組合在一起。第二種方法有多種作法：一種是以字符外接矩形的中心距為判據的，與某一閾值作比較，若小于閾值則將其歸為同一字符串。一般先進行水平、垂直兩個方向字符串搜索，再進行斜方向，以字符外接矩形的中心距為判定值，對不同方向采用不同閾值[2]。另一種是以字符外接矩形的角點距為判據的，與某一閾值作比較，若小于閾值則將其歸為同一字符串[7]。閾值與方向的關系較大，有時需要同時處理多種情況。

上述方法即使對同一字體由于方向不同（水平、垂直、斜向）需采取不同閾值，對方向較為敏感。本文采用一種矩形求交方法來進行字符鄰近判斷，可以較好地解決字符鄰近判斷問題，無需預先設定方向。

4.1字符組合

在圖樣中，不同大小文字之間的行列間距是不同的，文字列間距與其大小具有一定對應關系。本文根據字符域外接矩形自適應求得字間距，通過膨脹字符外接矩形，即字符外接矩形按字列間距擴大生成膨脹矩形，對膨脹矩形進行求交運算來判定兩個字符是否鄰近。同一字符串的字符不但是鄰近的，而且還應共線（第三個字符起）。下面給出字符組合步驟：

（1）取出未訪問字符域i，設為當前域，新建字符串域，將當前域插入字符串域。

（2）如果當前域無鄰近且共線的可訪問域，則轉到（4），否則，取當前域鄰近且共線的未訪問字符域，設為當前域，并插入字符串域。

（3）返回（2）。

（4）得一字符串。

圖3.b可以看出，矩形求交方法可以較好解決字符組合問題，在字符串的生長中無需預設方向。

4.2字符串定向及旋轉

工程圖樣中字符是多向的，其定向問題直接影響識別精度。字符串的方向為其書寫的基線方向。多數方法以字符中心連線來確定方向，但，如果字符較少，則誤差較大。在工程圖紙中，多數字符串附于圖形，尤其是線段，而其基線方向與其所附線段的方向一致，如機械圖樣中的尺寸數字。由于采用單義域鄰接圖來描述圖象中圖形和文字，從單義域中可以很容易獲得圖形的方向信息。對于附于圖形的字符串定向，可以采用比較字符串中心線與所附線段來確定字符串的基線方向。如果字符串鄰近的某一單義域（線段域）的方向與字符串中字符域中心連線方向一致，則采用線段域方向作為字符串方向。而獨立字符串的定向問題可采用文獻[1]方法。

對于水平字符串，可以直接取出每個字符進行識別。而對其它方向的字符串，需先對每個字符根據其方向旋轉至水平然后進行識別。圖3.b給出字符串標識。圖3.c給出旋轉后結果。

5字符單義域表示

我國圖紙多是中西文混合，字符識別的特征提取必須考慮漢字特點，筆劃特征明顯。字符識別的特征提取方法很多，如果能夠提取筆劃，則必定會大大提高識別效果[8]。采用單義域鄰接圖可以較好地提取、表達字符的幾何與拓撲信息。圖4給出字符單義域表示實例。

6結束語

本文采用單義域鄰接圖來表達圖象信息，在確定筆劃域的基礎上進行圖文分割及字符提取，整體性很強。本研究算法已被應用于我們開發的工程圖紙掃描圖象識別與理解系統之中，字符提取效果較好。但仍需進一步完善，研究各種復雜情況，以提高字符及其筆劃特征提取精度，尤其是研究各種結構漢字，進行以筆劃為基礎的中西文識別。

參考文獻

[1]鄒榮金，蔡士杰，張福炎等.字符粘連及字線相交的分割與識別方法.軟件學報，1999，10(3)：241-247

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[3]陳勇，朱林，常明.工程圖中粘連字符的提取與分割.華中理工大學學報，1996，24（4）：23-26

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[8]L.Y.TsengandC.T.Chuang.AnefficientKnowledge-BasedStrokeExtractionMethodforMulti-FontChineseCharacters.PatternRecognition,1992,25(12):1445-1458

AnAlgorithmofExtractingCharactersfromScannedImageofEngineeringDrawingsUsingPrimitiveRegionAdjacencyGraph

第2篇

配合重要新聞播出的口播評論：這是最早出現的一種口播評論形式。多數不署名，即以本臺的名義闡述對有關事物的看法和見解；一般配合當天某一重要新聞播發，沒有固定播出周期；篇幅短小，議論力求集中、切中要害。初期多數是按照報刊評論的模式撰寫的，以“短評”或“編后語”的名目播出。以后逐漸注意體現電視的傳播特點，有時插播與內容相關的圖片，日漸重視語言的規范化、通俗化、口語化；同時播音員也越來越注意利用出圖像的條件，調動表情、動作等非語言符號強化表達效果。這種配合新聞播出的口播評論，無論對于觀眾理解重要新聞還是及時引導社會輿論、指導社會實踐仍然具有圖像評論不可取代的存在價值和社會意義。

常設欄目播出的口播評論：中央電視臺《東方時空·面對面》，開了這種口播評論的先河，并把它定位為“純談話類”欄目。這個欄目每天播出一個話題，題材多為觀眾關注的社會現象、社會問題，多數運用夾敘夾議的表現方法，具有相當鮮明的談話特點。在《東方時空》的影響和帶動下，不少省市的電視臺都相繼開辦了類似的口播評論欄目。下面的例子來自重慶電視臺的《記者觀察》，是圍繞著“明星該不該做廣告”而展開議論的。評論者由此提出：明星屢屢參與做虛假廣告，大肆坑害消費者，除開他們的道德和法制意識存在嚴重的缺陷外，問題到底出在誰身上？請看評論者是如何進行生動而犀利的評論的：

明星能不能給藥品做廣告？這個問題的提出，是因為近年來明星廣告激增，而老百姓對他們的夸張、不實之詞和誤導多有怨言的緣故。藥品和食品都不是鬧著玩的，吃錯了會出人命。即使吃不死，也沒有人愿意白花錢吃沒用的東西。可是這玩藝兒被明星現身說法一吹，大家就難免上當，上當的次數多了，就要罵明星缺德坑人。有些明星異口同聲在廣告上說，服了一種藥之后、“腰不酸了，背不疼了，腿也不抽筋了”。是不是這么“神”？人們上當過后，又回過味兒來，就懷疑那些明星是不是真的吃過這種藥——難道那么巧，他們一個個都曾不約而同地腰酸、背疼、腿抽筋來著？有的受害者還把明星告上法庭，說他們有意弄虛作假，利用自己的知名度和影響騙人——官司自然都不了了之。

評論者緊接著指出：明星們之所以肆無忌憚地以假患者的身份出現在廣告上，與商家一道瘋狂行騙，其根本原因是尚無一部能管住明星胡作非為的法規出臺。然后，繼續評論道：

其實人們在這個問題上不應該一味將矛頭對著明星。廣告總是要人去做的，明星和非明星都有權利受雇做廣告。趙本山說：“明星為企業做廣告是應該的。藥品畢竟是為病人治病的，不是，而且有國家頒發的產品合格證，為什么不能做？”不無道理。但是問題在于，你沒有病，你憑什么、又有什么資格以“患者”的身份來“證明”一種藥的療效？更嚴重的問題在于，劣質的產品、虛假的廣告內容以及明星建立在虛假之上的夸張煽情表演，不但坑害了消費者，而且毒化了社會風氣。所以，在產品質量和廣告內容的源頭上把好關，明星們就是想錢想得發瘋，趕著做廣告，也危害不到老百姓。新的廣告審查辦法最關鍵的問題是，要從內容和形式上保證廣告的“真”。

在這篇口播評論中，盡管不時有明星做虛假廣告的畫面出現，但是這些生動、具體的畫面并沒有喧賓奪主，更沒有讓人誤以為這是圖像評論，而始終將注意力集中到評論者，即播報者的口播評論的精彩評析上，尤其是論證者的聲調和表情，情和理交融而產生的感染力和說服力。使這臺口播評論充滿了吸引受眾的魅力。

圖像評論的概念是相對于口播評論而言。與口播評論最顯著的區別是：圖像評論必須同時運用畫面、聲音和屏幕文字多種符號來表現評論的理性與情感。因此這種獨特的電視評論形式有兩個方面必須提請注意。這兩個方面是：第一，圖像評論以聲畫兼備、視聽結合區別于口播評論。它雖然集中地體現了電視評論的基本特點，但不是電視評論的唯一形式，而是同口播評論并列的一類評論形式。明確這一點，防止把圖像與電視評論等同起來，或者同口播評論對立起來，無論對于圖像評論還是整個電視評論的健康發展，都是值得注意的問題。第二、圖像評論作為一類電視評論的總稱，既涵蓋了已有的具體形式，也隨時吸納新的形式，是一個生生不息的開放性系統。雖然目前新聞述評和訪談式評論占居主導地位，但完全可以預料著實踐、探索的深化，還將有新的形式出現，已有的形式也將有新的發展。

除此之外，還必須了解，圖像評論的表現優勢。圖像評論除了形諸聲音的論述語言以外，還可以調動畫面、同期聲、屏幕文字等為表現內容服務。符號及符號組合的多樣性，給這類評論帶來其他媒介的評論、電視播評論難以企及的表現優勢。這種表現優勢主要集中在兩個方面：第一是畫面的傳真功能，使圖像評論對于作為論據的新聞事實的“轉述”，能夠達到具體、形象、繪形繪色的境界，讓人產生有如身臨現場、直接面對客觀事實的感受；這種以直接再現的方式提供的論據，無疑比任何語言、文字的的描述具有更強的實證性和雄辯的說服力。第二是多種符號的相互配合，既原原本本地把客觀事物之“象”呈現于觀眾面前，又從中引出相應的看法和見解；這樣融畫面、聲音和屏幕文字于一體，比單純的語言、文字論述，更有利也更方便觀眾經由具體事物理解抽象內容。

在圖像評論中，畫面、論述語言、訪問同期聲、屏幕文字相互必須配合，才能收到強化評論說服力的良好效果，給群從眾留下深刻的印象。運用圖像的傳真功能，使其再現新聞事實論據，從而有力地為評論的論點服務。在兩者的關系構成當中，圖像與評論間是以一種使人信服的邏輯推理作為關系構成的橋梁的。

在此例舉《尊重農民，愛護農民》的幾個片斷；以幫助我們具體了解圖像和評論之間是怎樣建立起這種邏輯關系：

第一組：（畫面）：河南某縣農業局辦公室，幾個機關干部模樣的人正在喝茶、聊天，放肆地大笑，辦公室角落，一個干部正在伸懶腰……

（解說詞——論述語言）：農村地域廣大，農村的事情千頭萬緒，如果光坐在城里，是一定做不好農村工作的。現在一些地方決策之所以脫離實際，往往與我們的干部深入基層不夠有關。

第二組：（畫面）：陜西某縣農業局旁邊，農業局下屬的“股份有限公司”的招牌赫然；馬路對面幾幢醒目的建筑，一是局辦的摩配市場，二是下屬的一個很大的加油站……

（解說詞——論述語言）：農業是國民經濟的基礎，但是在一些干部的思想和實際工作中忽視農業的現象還比較普遍。要真正解決這個問題，還必須加深對農業重要性的認識。不能因為農產品出現了階段性的供大于求，就以為我國農業已經過關了。農業是關聯全社會的產業，解決農業中的問題，光靠農業部門是遠遠不夠的。各部門都要把支持農業作為自己義不容辭的責任，增強服務意識，采取切實措施，支持農業和農村的發展，農業的效益不僅體現在農民收入上，還體現在對整個國民經濟發展的支撐上；不僅體現在經濟效益上，還體現在社會效益上，不能因為農業的比較效益低，就忽視對農業的投入和支持。

第三組：（畫面）：安徽某縣縣政府大樓，幾名縣級領導干部正在制定本縣農村經濟發展“騰飛計劃”，縣中心廣場上樹立的巨幅標語牌上寫著“上臺階爭速度，一年建成小康縣”的字樣格外醒目……

（解說詞——論述語言）：當前要特別強調在干部中加強堅持實事求是的思想路線教育，堅決反對形式主義和虛報浮夸。這里有一個正確估計農村經濟發展水平和農民富裕程度的問題。一些地方隨意向基層下達各種“達標升級”任務，一些干部為了個人政績，盲目上項目、鋪攤子，造成鄉村負債累累，農民負擔沉重。這都與過高估計農村經濟發展水平和農民富裕程度有關。要教育基層干部，既要對上負責，更要對下負責。即使是上級布置的任務，如果不符合當地農村實際，沒有條件完成，也要主動向上反映，做到量力而行，珍惜民力。必須指出，農村基層干部作風中存在的許多問題，同上級機關的和形式主義有很大關系，有些就是上面逼出來的。領導機關和領導干部要結合貫徹落實六中全會決定，解決好自身存在的問題。上級部門在給基層布置任務時，一定要從農村實際出發，體諒基層的困難。要關心和愛護農村基層干部，為他們創造良好的工作條件，保護好他們的積極性。

由此可見，圖像表現的效果優勢是十分明顯的。像這樣恰當地運用圖像符號，按照圖像符號自身的表現功能和規律來突出這種優勢，可以收到事半功倍的奇效。試看，第一組畫面里，農業干部們的無所事事具有很強的諷刺意味；第二組畫面里，農業局不重視農業、農村、農民，反映出一些農業部門的撒手放任，不僅服務意識缺乏，措施缺乏。第三組畫面里，形式主義泛濫，反映出他們缺乏尊重農民，愛護農村的意識和感情。正是在充分發揮圖像符號優勢的基礎上，評論才得以大顯身手，使觀眾獲得強烈的視聽功能效果。

第3篇

關鍵詞：圖像監控電力系統開發應用

1概述

圖像監控系統在工業、郵電、銀行等部門應用較多，在電力系統的應用尚處于初期和推廣階段。該系統將現場攝像機攝得的圖像通過一定的通訊通道傳到監視中心，即可以清晰地看到現場的實際情況。圖像監控在電力系統中有以下功能和特點：

（1）適用于無人值班變電所，監視變電所的設備運行和操作狀況、發熱情況，解決防火、防盜問題，并逐漸與操作人員現場操作的遠方監視相結合，必要時各監控中心的圖像信息數據要上局計算機網絡，供網絡用戶察看。

（2）由于變電所之間距離較遠，通常幾十公里，甚至上百公里，通訊是用光纖、微波或電話線等方式進行連接，圖像信號傳到監控中心必須經過壓縮和解壓縮，因此圖像質量較之現場的模擬信號稍有損失，必須選擇好的壓縮和解壓縮的方式以盡量減少圖像的損失。

（3）變電所設備的圖像監視以靜態物體為主，

動態物體為輔（如操作、防盜等）；監視平時需登高或帶電位置的設備情況，如滲油、發熱、冒煙等狀況；電力大樓的各管理、監視用戶通過MIS網的終端進行監控。

（4）要有撤防和布防功能。當變電所有人工作時，要撤防，以免誤報警。當變電所位于無人狀態時，要布防。

（5）控制功能的主要對象是云臺和鏡頭，包括云臺的左右旋轉、上下俯仰、鏡頭聚焦、光圈調整和變焦變倍功能。對于多個云臺和鏡頭的控制，一般采用諸如89C51，8031等單片機加以選擇和控制。

2電力系統圖像監控的組成

無人值班變電所的圖像監控主要由攝像機、云臺、編碼器、解碼器、畫面分割器、視頻監視器等部分組成。另外，還需與照明系統和防火、防盜系統相結合，成為一個完整的監控系統。

2.1攝像機（包括云臺）

攝像機可分為：黑白、彩色、廣角、調焦、一體化等多種，適用于不同情況，技術參數也各不相同，黑白攝像機適用于光線不充足地區及夜間無法安裝照明設備的地區，可選的分辨率通常高于彩色攝像機。彩色攝像機可以觀察設備的紅綠燈等情況。一般在變電所采用彩色攝像機，經費緊張或攝像機數目較多時，在電容器室、電纜層等地可采用黑白攝像機；門廳可采用廣角鏡頭的攝像機；控制室、開關室宜采用連帶鏡頭、自動光圈的攝像機，對準目標后能迅速自動調整，不會因支架的抖動或人工因素造成調整困難；球型一體化攝像機是將攝像機、光學鏡頭、全方位云臺、解碼驅動器以及附屬的底座和防護罩，集成在一個單元中，可以嵌入天花板、吸頂安裝或支架安裝，適用于室外和主控室墻壁距監控屏較遠的地區。室外攝像機還可內置自動溫感排風和自動防霜裝置，可進行64點全方位預置，隨時對2～3臺主變油位、中性點閘刀、電容器以及圍墻外場景進行監視，總體上降低成本。

此外由于壓縮方式對圖像的限制，如果圖像傳遞后清晰度最高只能做到640×480，則攝像機的只要選擇480線水平清晰度即可，不必選擇太高清晰度，以免增加造價。

2.2視頻監視器

監視器可分多種：工業監視器、電腦屏幕、電視機、數十臺監視器組成的電視墻等，可以根據實際需求進行選擇。一般采用計算機作為監視器的，易于操作和控制，由于要顯示多畫面圖像，宜采用17英寸以上的屏幕。采用電視機作為監視器，價格便宜，但圖像線數較低，對圖像要求較低的場合比較適用；工業監視器清晰度較好，但控制和調節參數的靈活度不如計算機，條件允許的情況下可以采用計算機和工業監視器并用的方式。

2.3畫面分割器

使用畫面分割器能同時顯現前端多個攝像機輸出的畫面。它分為固定式的四畫面分割器和4個以上的多畫面分割器。在監控室用計算機進行監視時，易采用4畫面分割設備，既使每個畫面比較清晰，容易觀察，又可以觀看多個圖像；4個以上的畫面比較小，且設備的價格比較高。

2.4編解碼設備及相應的圖像數據壓縮技術

遠程的圖像傳輸涉及到圖像的壓縮和解壓縮，一般編碼器放置在變電所的控制室內，將現場的圖像數據壓縮為數字信號，傳送到監控中心，解碼器放置在監控中心，解開壓縮的數據。編碼器和解碼器是互相對應的。有一對一的配置方式，也有一對多的配置方式。基于主機的視頻圖像壓縮技術有面向硬件的和面向軟件的（如Intel的In－deo）兩大類。面向硬件的是基于DCT變換（離散余弦變換）等，有如下三種不同的算法：

（1）視頻圖像壓縮算法DVI（數字視頻交互），壓縮后圖像數據率為1．5Mbps。

（2）用于綜合業務數字網（ISDN）通信中的H．261算法。

（3）用于動態圖像壓縮的MPEG標準，目前有MPEG1，MPEG2，MPEG4三種算法。其中MPEG1的圖像質量與家用電視系統相近，壓縮后的數據率為1Mbps～2Mbps，亮度信號的分辨率為360×240，色度信號的分辨率為180×120，每秒30幀。MPEG2算法的原始目標是對每秒30幀的720×572分辨率的視頻信號進行壓縮，壓縮后的數據傳輸速率為5Mbps～10Mbps。

目前應用較多的為H．261，MPEG1和MPEG2三種方式，由于變電所的圖像是靜態和動態相結合，以靜態為主，因此三種方式都適合，當然，高倍率的數據壓縮是以損失原始數據信息量為代價的，會影響到傳輸圖像的質量。

3圖像監控系統方案的比較

3.1監控與通訊

（1）監控方式

1）由調度或監控中心（在局大樓內）統一監視、控制，適用于變電所數量不多，分布較集中的電力局。

2）由若干監控中心分別監控變電所，再將圖像上傳到局大樓的方式，三級結構，適用于變電所數量較多，分布較廣的地區。

3）監控中心與MIS網終端應有一定的優先級，一般來說，監控中心優先控制和操作，MIS終端只能監視和切換畫面，兩者不能有沖突．（2）通訊與傳輸方式

圖像視頻信號的傳輸途徑有多種：一點多址小微波、音頻電纜擴頻通訊傳輸、光纖2M數據口傳輸、電話電纜傳輸等方式。從實際應用效果來看，光纖傳輸效果最好。用電話線傳輸圖像容易產生斷續現象，不利于觀察防火、防盜現象，但觀察靜態事物，尚可應用。

圖像監控系統的分布與通訊通道的布置有關，有以下幾種方式：變電所與監控中心有直接的通訊連接；變電所與局大樓有直接的光纖連接，監控中心再與局大樓有通訊連接，兩種情況考慮的方案應有所不同。

信息傳輸通常采用TCP／IP和網絡組波（Multicast）的技術，最大限度利用了網絡的傳輸性能和網絡帶寬，避免網絡的擁塞．

3.2信息壓縮形式

（1）硬件壓縮、軟件解壓的方式

用一個軟件就能解決所有的解壓縮問題，且升級換代容易，降低了成本，MIS網上的計算機只要安裝相應的軟件并授權，就可以成為一臺功能齊全的監控主機，但穩定性較硬件為差，同一監控中心的變電所之間兼容性差。

（2）硬件壓縮、硬件解壓的方式

穩定性好，若采用一對多解碼器，成本較低，但兼容性差；若采用一對一編解碼器，只要總體設計原理相同，不受產品限制，但主站的控制軟件也不具備兼容性，且監控中心的解碼設備數量繁多，若監控中心的通訊通過調度中心轉發，則電力大樓的硬件設備也很多，且需要兩套編解碼設備，上網需要兩次壓縮解壓縮。

3.3控制界面操作

主站軟件在控制云臺方面的操作有兩種方式：

（1）界面提供專業控制面板，用鼠標點擊相應的方向進行控制。

（2）直接在圖形界面上引導云臺的轉動方向，鼠標指針向哪個方向滑動云臺就朝相應方向轉動。

后種方式對于監控人員來說，非常方便，易于操作。

可以在電子地圖上直接用鼠標雙擊獲得遠程終端的圖像和對應攝像機切換和控制權。地圖可完全模擬相應變電所環境，方便操作人員尋找攝像機和快速切換。

3.4發熱報警裝置

變電所設備發熱也是比較常見的問題，時間一長，容易造成事故。可以采用兩種方法監視無人值班變電所的發熱狀況：

（1）用紅外攝像機進行監視報警，成本較高。

（2）用金屬片發熱變色，攝像機自動巡回檢測后自動報警，比常規的紅外測溫儀要方便很多。金屬片一般裝設在開關或變壓器的端頭位置。

3.5無線攝像機和無線對講設備

采用無線攝像機和無線對講設備，當變電所有人巡視或操作時，隨身攜帶以便于遠方監視，防止走錯間隔或誤操作。為今后變電所單人操作監視的運行方式做好技術準備。

無線攝像機體積小，且通常鏡頭和發射天線均包含在其中，發射功率小，傳送距離較近，大多在100m之內能接收。因此無線接收接口必須配置在適當的位置（一般在主控室），以保證信號的暢通。

無線攝像機可以做成帽式或手提式。由實踐得知，帽式在頭上運行人員走動時經常發生抖動，難以迅速聚焦，而手提式結構可視角度大，輕巧便利，比較切合單人操作攝像。

3.6其他設備

（1）升降車。室外一體化攝像機由于架設位置比較高，天長日久玻璃面罩積灰，攝像質量嚴重下降，定期安排清掃又受到安全距離影響，因此可設計為升降機結構，只在第一次安裝調試時需要停電，以后的維護極為方便。

（2）滑軌。開關室的結構一般成行排列，只設一個或少量的攝像頭無法看清每個開關柜的狀況，無法對運行提供依據。設多個攝像機既增加成本，也存在死角。因此設計和開發步進馬達式的電動滑軌裝置，操作人員在遠方就能控制攝像機前后左右移動，靈活方便，又降低造價。

（3）組合電纜。電力系統對電纜有特殊要求：阻燃、防火、防小動物，目前市場上還無鎧裝的視頻電纜，因此可以設計將控制電纜、視頻電纜、電源電纜三合一，制成鎧裝阻燃電纜，既對高壓電磁場起到良好的屏蔽作用，又方便安裝和施工。

4其他輔助系統的接入

4.1防火、防盜裝置

在沒有考慮變電所圖像監控時，防火、防盜裝置也是作為無人值班變電所的必要條件提出的，它結合綜合自動化輸出兩個綜合信號，存在的缺陷是經常出現誤報，由于綜合信號無法得知什么區域發生火警和盜警，工作人員趕到現場，可能為時已晚。

如果能將防火、防盜結合圖像監控系統，就可以解決上述問題。采用警情聯動功能，當發生報警時，立即啟動攝像機，可以得知是哪個區域發生報警，是否誤報，重要情況還可啟動自動錄像裝置，為事故分析提供條件。

目前絕大多數廠家生產的火災、防盜報警控制器不具備報警規約的輸出功能，或只有一個開關量接點輸入，因此防火、防盜設備與圖像監控的結合需要合作開發，且火災報警控制器要經中國消防產品質量認證，控制器可采用RS232標準接口與上位機通訊。

與防火、防盜設備相連，探測報警信號源有以下幾種：煙感探測器、熱感紅外線控測器、微波物體移動感知器、開關、玻璃破碎感知器等等。一般無人值班變電所大多采用前三種探測器。若經濟條件較好，可采用多種探測器相結合的方式。為減少單一探測原理裝置易產生的誤報，可以將紅外、微波、超身等探測方法組合成雙鑒式，即基于兩種原理的復合式報警器。

4.2變電所照明系統

圖像監控裝置啟動變電所照明有兩種方案：

（1）攝像機上安裝射燈，可以隨著攝像機的轉動而轉動，遠方控制，靈活性高，但亮度范圍有所限制。

（2）啟動變電所的照明電源，當有警情或遠方控制時，可以開啟變電所相應位置的燈光，亮度范圍廣、效果好。

4.3長延時錄像機

監控中心在采用計算機監控時，可用計算機硬盤錄像，必要時采用雙硬盤備份，但硬盤錄像時往往計算機運行速度就很慢，不能同時調用圖像或控制。但很多情況下可以在監控中心外接長延時錄像機進行錄像。24h的長延時錄像機比較理想，每日只需更換一盤錄像帶。訊協議對于子站的技術、通訊接入以及MIS的聯網都大有影響，因此一旦主站方案選定后，再采用另一家廠家的產品，很難兼容和接入，對系統的圖像質量也很有影響。如果有多個監控中心，雖然不同主站各自可以采用不同的系統，但是如果要聯入MIS網，又將會互相沖突。因此在考慮安裝圖像監控系統時，一定要有一個總體的方案。一般變電所內需要監視的位置有：

（1）主變：油位，中性點接地閘刀，端頭的發熱情況。

（2）開關室：監視開關室的人員出入及開關操作的正確性，及面板上的微機保護或自動化裝置的面板。

（3）門廳：監視進出的人員。

（4）電容器室：防盜、防火監視。

（5）主控室：監視設備、直流系統、自動化裝置等設備的讀數，計算機等設備的防盜，運行人員的現場情況等。

（6）電纜層：防火。

集各有關單位的人員進行討論，特別是運行人員對攝像頭的布置，通訊人員對通訊的接入和設備調試，計算機人員對于MIS網的接入和設置，保衛人員結合防火、防盜等都要有一個綜合的考慮，新建的變電所應在投產之前進行布線和設備安裝等需要停電的工作，改造的變電所要結合檢修一起施工。在施工中應注意：

（1）圖像監控系統的施工安全問題相當重要，既要考慮安裝時的安全間距，又要考慮維護的方便性。