[发明专利]一种固定轴光伏场景的无人机巡检目标定位方法

说明书

本发明公开了一种固定轴光伏场景的无人机巡检目标定位方法。该方法通过对可见光图像中的最小光伏单元进行检测、定位、跟踪以及逻辑编号映射等处理，在双光图像配准的基础上，实现了无人机固定轴光伏场景巡检中缺陷目标定位的功能。本发明不仅解决了定位到最小单元的问题，而且降低了图像采集过程中对无人机及云台定位精度的要求，提高了无人机光伏巡检的可操作性及工作人员定位缺陷板块的时效性。

技术领域

本发明属于无人机巡检领域，特别涉及一种固定轴光伏场景的无人机巡检目标定位方法。

背景技术

我国是全球最大的光伏制造大国，也是光伏电站装机总量最大的国家。截止到2019年上半年，我国的装机总量已超过200GW。但是，由于光伏电站分布广，应用类型多，现行的运营方式效率低、错误率高、巡检周期长、甚至无法实现有效运维，已经严重制约了光伏电站的健康发展。

无人机的出现与飞速发展，成为破解光伏电站运维难的有效手段之一。智能无人机具备机动性高，不受地形限制可以自由移动的特性，可携带的任务设备多种多样。运用于光伏系统巡检工作中，能及时反馈结果，自动识别缺陷，对电站的故障现象进行有效的预判，可以显著提升巡检频次和巡检效率与精确性。由于光伏板面积分布广，在无人机巡检中有效的目标定位方式起着至关重要的作用，不仅关系到每块光伏板的数据管理，而且直接影响到处理人员对缺陷组件巡查的时效性。

光伏场景根据旋转自由度可分为固定轴、平单轴和斜单轴三种，其中固定轴的安装比例最高，无人机光伏巡检过程中缺陷板块无法定位到最小编号单元的问题。

无人机光伏巡检中的数据处理阶段主要分为以下两个部分：缺陷目标检测和缺陷目标定位。缺陷目标检测是指在采集到的红外图像中寻找包含有缺陷的最小单元，然而该缺陷单元不能与工作人员预先构建的全局光伏单元直接关联。缺陷目标定位的目的就是建立单帧图像中缺陷单元与全局单元之间的联系，使无人机前端巡检与工作人员后端处理形成闭环。受GPS、IMU等传感器精度、安装误差以及飞行环境的影响，传统的几何定位方式只能定位到最小单元附近，无法实现与逻辑单元之间的一一映射。

发明内容

本发明的目的在于提供一种固定轴光伏场景的无人机巡检目标定位方法，以解决上述问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种固定轴光伏场景的无人机巡检目标定位方法，包括以下步骤：

步骤S1：对双光相机的双光图像进行预处理；

步骤S2：对预处理后的可见光图像进行格式转化、通道分离、形态学操作、区域分割以及直线检测操作，检测到每一块最小光伏单元的位置；

步骤S3：通过可见光图像的特征匹配处理，建立相邻两帧图像间的对应关系，实现每一块最小光伏单元的位置跟踪；

步骤S4：将单张图像中已知的缺陷单元映射到工作人员预先构建的全局逻辑编号单元。

进一步的，步骤1中，双光相机为可见光和红外的双光相机；预处理包括：畸变纠正和映射变换两部分，畸变纠正是在对两个相机分别标定的基础上，运用相机畸变参数对原图像进行非线性纠正；映射变换是在纠正后的图像上，对可见光图像进行映射变换，并最终裁剪出一张与红外图像分辨率一致且纹理一致的可见光图像；双光图像之间的映射关系用相似变换近似表示。

进一步的，步骤2中，检测流程包括lab模式转化及b通道提取、自适应阈值的图像二值化、形态学操作、连通域分割和直线检测等五个环节。