一种光伏电站的巡检方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种光伏电站的巡检方法及系统，涉及检测技术领域。该巡检方法包括：确定巡检范围；将巡检范围划分为多个区域子阵；无人机根据航线进行巡检，定点悬停，使用双光相机同时采集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；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；对所有缺陷地理坐标进行降重处理；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。本发明专利技术的技术方案能够提高通过无人机巡检光伏电站定位缺陷位置的准确度。

【技术实现步骤摘要】
一种光伏电站的巡检方法及系统
本专利技术属于检测
，尤其涉及一种光伏电站的巡检方法及系统。
技术介绍
我国光伏电站数量多、分布广，巡检周期长，运维成本高。目前主要通过对无人机采集的巡检数据进行处理以定位缺陷的具体位置。现有的缺陷定位方案主要以巡检图像的分割匹配和使用方位坐标模型两种方法为主。其中，在巡检图像的分割匹配方案中，首先根据巡检的无人机硬件平台GPS粗略的定位当前缺陷点位置，其次在采集到的与建站图像同类型的巡检图像中提取缺陷点所在的区域，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。在使用方位坐标模型定位方案中，首先根据无人机定点巡检的地理坐标定位缺陷在巡检图像上的位置，然后由方位坐标模型进行坐标转换得到缺陷的地理坐标，最后由该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。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种光伏电站的巡检方法及系统、电子设备、可读存储介质，能够提高通过无人机巡检光伏电站定位缺陷位置的准确度。第一方面，本专利技术提供一种光伏电站的巡检方法，采用如下技术方案：所述光伏电站的巡检方法包括：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所述红外图像和所述广角图像；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。可选地，所述无人机在相邻两次悬停位置处，采集的图像部分交叠。可选地，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。可选地，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。可选地，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。可选地，所述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包括：设所述中心位置坐标为(x,y)，所述双光相机的几何中心坐标为(x0,y0)，校正过程如下：；；；；式中w0表示所述红外图像的宽度，d表示所述双光相机的单位像素长度，f表示所述双光相机的焦距，k1、k2、k3表示所述双光相机的径向畸变的泰勒展开系数，p1、p2表示所述双光相机的切向畸变的系数。可选地，所述根据Y、Z、X轴旋转的顺序计算旋转矩阵包括：旋转矩阵如下：；其中，；；；；所述根据所述旋转矩阵、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包括：；；（Xs,Ys）表示所述缺陷地理坐标，（Xc,Yc）表示所述广角图像拍摄中心点的世界坐标系的地理坐标，式中（x,y）选择以上校正后得到的最终值。可选地，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。可选地，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。可选地，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，(xD,yD)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，(Dl,Dt)表示所述建站图像左上角的坐标，pixWidth、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。可选地，所述光伏电站的巡检方法还包括：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。第二方面，本专利技术提供一种光伏电站的巡检系统，采用如下技术方案：所述光伏电站的巡检系统包括：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，并采集红外本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光伏电站的巡检方法，其特征在于，包括：/n根据所述光伏电站分布情况确定巡检范围；/n将所述巡检范围划分为多个区域子阵；/n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；/n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；/n将所述红外图像映射到所述广角图像；/n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；/n对所有所述缺陷地理坐标进行降重处理；/n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。/n

【技术特征摘要】
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。


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...

【专利技术属性】
技术研发人员：李志轩，刘博，唐东明，严超，
申请(专利权)人：北京图知天下科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京;11