一种光伏电站的巡检方法及系统转让专利
申请号 : CN202110833737.1
文献号 : CN113286129B
文献日 : 2021-10-22
发明人 : 李志轩 , 刘博 , 唐东明 , 严超
申请人 : 北京图知天下科技有限责任公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种光伏电站的巡检方法,其特征在于,包括:根据所述光伏电站分布情况确定巡检范围;
将所述巡检范围划分为多个区域子阵;
无人机根据预先规划的航线进行巡检,所述无人机定点悬停,使用双光相机同时采集红外图像和广角图像;
对所述红外图像进行缺陷检测,得到缺陷类型及缺陷在所述红外图像上的位置范围框,并获取所述位置范围框的中心位置坐标;
将所述红外图像映射到所述广角图像;
将映射到所述广角图像上的所述中心位置坐标转换到世界坐标系,得到缺陷地理坐标;
对所有所述缺陷地理坐标进行降重处理;
将降重处理后的各所述缺陷地理坐标投射到建站图像上,并结合所述缺陷类型,生成巡检报告;
所述将降重处理后的各所述缺陷地理坐标投射到建站图像上包括:获取建站时的tfw文件,所述tfw文件包含所述建站图像左上角及右下角两点在世界坐标系下的地理坐标,以及所述建站图像在横纵两个方向上的像素长度,并由此计算降重处理后的各所述缺陷地理坐标在所述建站图像上的坐标位置,计算过程包括:;
上式中(Xs,Ys)表示所述缺陷地理坐标, 表示降重处理后的各所述缺陷地理坐标在所述建站图像上的坐标位置, 表示所述建站图像左上角的坐标, 、分别表示在所述建站图像在横纵两个方向上的像素长度。
2.根据权利要求1所述的光伏电站的巡检方法,其特征在于,所述无人机在相邻两次悬停位置处,采集的图像部分交叠。
3.根据权利要求1所述的光伏电站的巡检方法,其特征在于,所述将所述红外图像映射到所述广角图像包括:从所述红外图像上选择4个标记位置;将所述4个标记位置对应到所述广角图像,确定透视变换矩阵的参数;根据所述透视变换矩阵的参数进行透视变换,得到透视变换矩阵;根据所述透视变换矩阵将所述红外图像映射到所述广角图像。
4.根据权利要求1所述的光伏电站的巡检方法,其特征在于,所述将映射到所述广角图像上的所述中心位置坐标转换到世界坐标系,得到缺陷地理坐标包括:对所述广角图像进行空三运算,得到所述无人机采集所述广角图像时,相对于世界坐标系下的外姿态角;
结合所述双光相机的内参、所述外姿态角以及悬停位置信息,将映射到所述广角图像的所述中心位置坐标转换到世界坐标系,得到所述缺陷地理坐标。
5.根据权利要求4所述的光伏电站的巡检方法,其特征在于,所述对所述广角图像进行空三运算,得到所述无人机采集所述广角图像时,相对于世界坐标系下的外姿态角包括:对所述广角图像进行空三运算,得出所述广角图像拍摄中心点的世界坐标系的地理坐标,高程信息X、Y、Z,以及所述外姿态角包括的绕空间坐标轴X、Y、Z三轴的旋转角;
所述结合所述双光相机的内参、所述外姿态角以及悬停位置信息,将映射到所述广角图像的所述中心位置坐标转换到世界坐标系,得到所述缺陷地理坐标包括:获取采集所述广角图像时所述无人机悬停位置的经度、纬度、绝对高程,以及所述红外图像中心点在相应地理位置上对应的绝对高程信息;
结合所述双光相机的内参对所述广角图像的畸变进行校正;
根据Y、Z、X轴旋转的顺序计算旋转矩阵;
根据所述旋转矩阵、所述广角图像拍摄中心点的世界坐标系的地理坐标,计算得到所述缺陷地理坐标。
6.根据权利要求1所述的光伏电站的巡检方法,其特征在于,所述对所有所述缺陷地理坐标进行降重处理包括:将所有所述缺陷地理坐标按所述区域子阵进行集合划分,同一所述区域子阵内的所有缺陷地理坐标为一集合;将同一集合内的所有缺陷地理坐标两两之间构建邻接矩阵,并为两个缺陷地理坐标之间的度量设定一阈值;判断两个缺陷地理坐标之间的度量是否小于阈值;当度量小于所述阈值时,判定两个所述缺陷地理坐标对应所述红外图像上同一缺陷;去除重复的所述缺陷地理坐标。
7.根据权利要求6所述的光伏电站的巡检方法,其特征在于,所述去除重复的所述缺陷地理坐标包括:分别计算两个所述缺陷地理坐标所在位置到对应的红外图像中心点的距离;保留在所述红外图像上实际距离所述红外图像中心点较近的位置对应的所述缺陷地理坐标。
8.根据权利要求1所述的光伏电站的巡检方法,其特征在于,还包括:确定所述红外图像与所述区域子阵之间的对应关系;将所述对应关系体现在所述巡检报告中。
9.一种光伏电站的巡检系统,其特征在于,包括:范围确定模块,用于根据所述光伏电站分布情况确定巡检范围;
子阵划分模块,用于将所述巡检范围划分为多个区域子阵;
巡检模块,用于使无人机根据预先规划的航线进行巡检,并采集红外图像和广角图像;
红外图像检测模块,用于对所述红外图像进行缺陷检测,得到缺陷类型及缺陷在所述红外图像上的位置范围框,并获取所述位置范围框的中心位置坐标;
映射模块,用于将所述红外图像映射到所述广角图像;
坐标转换模块,用于将映射到所述广角图像上的所述中心位置坐标转换到世界坐标系,得到缺陷地理坐标;
降重模块,用于对所有所述缺陷地理坐标进行降重处理;
报告模块,用于将降重处理后的各所述缺陷地理坐标投射到建站图像上,并结合所述缺陷类型,生成巡检报告;
所述将降重处理后的各所述缺陷地理坐标投射到建站图像上包括:获取建站时的tfw文件,所述tfw文件包含所述建站图像左上角及右下角两点在世界坐标系下的地理坐标,以及所述建站图像在横纵两个方向上的像素长度,并由此计算降重处理后的各所述缺陷地理坐标在所述建站图像上的坐标位置,计算过程包括:;
上式中(Xs,Ys)表示所述缺陷地理坐标, 表示降重处理后的各所述缺陷地理坐标在所述建站图像上的坐标位置, 表示所述建站图像左上角的坐标, 、分别表示在所述建站图像在横纵两个方向上的像素长度。
说明书 :
一种光伏电站的巡检方法及系统
技术领域
背景技术
分割匹配和使用方位坐标模型两种方法为主。
区域,然后将该区域的子串和组件进行分割并提取该区域视觉特征,最终将得到的视觉特
征与原建站图像进行匹配得到匹配结果,进一步由建站图像得出该位置的地理坐标即可实
现缺陷的定位。在上述缺陷定位方法中,主要存在光伏子串与组件分割不完整,视觉特征提
取易受环境、光伏板色差影响,以及因光伏组件较为相似带来的错误匹配等问题,以上都将
导致缺陷定位误差较大或无法定位缺陷。
地理坐标匹配距离其最近的光伏组件位置即为巡检得出缺陷点所在详细地理坐标。在上述
缺陷定位方法中,直接将无人机定点巡检图像上的缺陷转换为地理坐标,然后遍历距离该
坐标点最近的光伏子串作为缺陷点位置,由于没有补偿手段,本方法也存在准确度不高等
问题。
发明内容
述透视变换矩阵的参数进行透视变换,得到透视变换矩阵;根据所述透视变换矩阵将所述
红外图像映射到所述广角图像。
;
双光相机的切向畸变的系数。
将同一集合内的所有缺陷地理坐标两两之间构建邻接矩阵,并为两个缺陷地理坐标之间的
度量设定一阈值;判断两个缺陷地理坐标之间的度量是否小于阈值;当度量小于所述阈值
时,判定两个所述缺陷地理坐标对应所述红外图像上同一缺陷;去除重复的所述缺陷地理
坐标。
像中心点较近的位置对应的所述缺陷地理坐标。
地理坐标,以及所述建站图像在横纵两个方向上的像素长度,并由此计算降重处理后的各
所述缺陷地理坐标在所述建站图像上的坐标位置,计算过程包括:
pixHeight分别表示在所述建站图像在横纵两个方向上的像素长度。
红外图像和广角图像,对红外图像进行缺陷检测,得到缺陷类型及缺陷在红外图像上的位
置范围框,并获取位置范围框的中心位置坐标,再将红外图像映射到广角图像,将映射到所
述广角图像上的中心位置坐标转换到世界坐标系,得到缺陷地理坐标,从而能够准确定位
缺陷位置,受环境及无人机等外界因素影响较小;另一方面,对所有缺陷地理坐标进行降重
处理,可有效避免巡检过程中的缺陷重复定位问题;再一方面,将降重处理后的各缺陷地理
坐标投射到建站图像上,并结合缺陷类型,生成巡检报告,巡检报告中可包括多种缺陷相关
信息。
附图说明
明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以
根据这些附图获得其他的附图。
具体实施方式
仅代表可能的变化。除非明确要求,否则单独的部件和功能是可选的,并且操作的顺序可以
变化。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。本发
明的实施方案的范围包括权利要求书的整个范围,以及权利要求书的所有可获得的等同
物。在本文中,本发明的这些实施方案可以被单独地或总地用术语“发明”来表示,这仅仅是
为了方便,并且如果事实上公开了超过一个的发明,不是要自动地限制该应用的范围为任
何单个发明或发明构思。
地理坐标范围;根据kml文件生成标记各区域子阵范围的tfw文件,确定各区域子阵所定义
的区间及单位像素值大小。可便于在巡检报告生成过程中进行世界地理坐标和建站图像的
图像坐标之间进行转换。
直接联系。例如,如图2所示,图2为本发明实施例提供的航线的示意图,在巡检过程中无人
机采用蛇形航线对整个光伏电站进行巡检。
太阳能电池板更加规则、更加全面),使用双光相机同一时刻采集红外图像与广角图像。定
点悬停位置根据航线进行设计,通过无人机巡检的航线和悬停位置的配合,能够实现最少
的图像拍摄数量实现光伏电站的全面巡检。
过程中漏掉部分区域,同时交叠范围不能较大,避免之后的运算和/或处理过程中带来额外
的工作量,具体交叠量可以根据实际需要进行选择。在图3中,虚线部分表示第一次悬停位
置采集的图像结果,实线部分表示第二次悬停位置采集的图像结果,其中小矩形框表示红
外图像覆盖的位置,大矩形框表示广角图像覆盖的位置,采集过程中两次红外图像的覆盖
位置之间有部分交叠。
红外图像上以点的形式标示双光相机拍摄中心点(无人机悬停位置),以矩形框表示缺陷在
红外图像上地位置范围框。在红外图像上,不同缺陷类型可通过不同颜色和/或形状示出。
例提供的红外图像在广角图像上一一对应的示意图,将红外图像映射到广角图像包括:从
红外图像上选择4个标记位置;将4个标记位置对应到广角图像,确定透视变换矩阵的参数;
根据透视变换矩阵的参数进行透视变换,得到透视变换矩阵(此透视变换矩阵适用于本次
巡检过程中的所有红外图像和所有广角图像);根据透视变换矩阵将红外图像映射到广角
图像,进而实现红外图像到广角图像的映射。
轴X、Y、Z三轴的旋转角 。
系数。
图像中心点较近的位置对应的缺陷地理坐标。通过以上方式可有助于提升最终缺陷识别结
果的精度。其中,分别计算两个缺陷地理坐标所在位置到对应的红外图像中心点的距离,可
以通过以下两种方式实现:第一种,在世界坐标系下计算,也就是先计算红外图像中心点的
地理坐标,再分别两个缺陷地理坐标与红外图像中心点的地理坐标之间的距离,红外图像
中心点的地理坐标可以参照计算缺陷地理坐标的方式进行,即先将其映射到广角图像上,
再将映射到广角图像上的红外图像中心点的坐标转换到世界坐标系,得到红外图像中心点
的地理坐标;第二种,在红外图像坐标体系下计算,也就是分别计算两个缺陷在红外图像上
所在位置到红外图像中心点之间的距离。
站图像在横纵两个方向上的像素长度,并由此计算降重处理后的各缺陷地理坐标在建站图
像上的坐标位置,计算过程包括:
别表示在建站图像在横纵两个方向上的像素长度。
的位置及个数等,当然还可以包括缺陷类型占比、巡检里程、缺陷地理坐标等。
外图像的所属区域子阵信息,以便使缺陷能够按点定位,提升检修效率。具体可以通过实际
采集的红外图像与光伏电站区域子阵图像之间的映射关系确定二者的对应关系。
的地理坐标 [110.704559,31.208633],热斑0个,二极管1个,开路0个,巡检报告上方子图
为区域子阵图像,下方为红外图像,在区域子阵图像上以不同颜色的点的形式标示出双光
相机拍摄中心点(无人机悬停位置),以及红外图像中缺陷在区域子阵图像上的映射位置,
在红外图像上以点的形式标示双光相机拍摄中心点(无人机悬停位置),以矩形框表示缺陷
在红外图像上地位置范围框。
测,得到缺陷类型及缺陷在红外图像上的位置范围框,并获取位置范围框的中心位置坐标,
再将红外图像映射到广角图像,将映射到广角图像上的中心位置坐标转换到世界坐标系,
得到缺陷地理坐标,从而能够准确定位缺陷位置,受环境及无人机等外界因素影响较小;另
一方面,对所有缺陷地理坐标进行降重处理,可有效避免巡检过程中的缺陷重复定位问题;
再一方面,将降重处理后的各缺陷地理坐标投射到建站图像上,并结合缺陷类型,生成巡检
报告,巡检报告中可包括多种缺陷相关信息。
伏电站的巡检方法。
例的形式。而且,本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可
用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD‑ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品
的形式。
和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指
令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生
一个机器,使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现
在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
指令装置的制造品,该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框
或多个方框中指定的功能。
其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一
个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进
行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术
方案的范围。