[发明专利]一种基于卫星影像的光伏板异常目标检测系统及方法

权利要求书

1.一种基于卫星影像的光伏板异常目标检测系统，其特征在于：包括：

用于收集包含红绿蓝及热红外波段的卫星影像、葵花卫星云图以及现场光伏板实时温度数据的数据收集单元；

用于对收集到的卫星影像进行预处理的数据预处理模块；

用于提取卫星影像中光伏板位置的光伏板提取模块；

对于光伏板提取模块提取出的光伏板位置进行热红外反演，根据反演结果判断异常点位置的光伏板异常点确定模块；

对光伏板区域进行云检测，为卫星影像RGB波段筛除云团遮挡影响的云团检测模块；

对卫星影像检测出的光伏板异常点进行异常原因判断的光伏板异常判断模块；

以及对光伏板异常点进行坐标定位的异常目标定位模块。

2.一种如权利要求1所述的基于卫星影像的光伏板异常目标检测方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、利用数据收集单元收集卫星影像数据、葵花卫星云图数据以及现场光伏板实时温度数据；其中，卫星影像数据为包含红绿蓝的RGB波段以及热红外波段；

S2、将S1步骤中收集到的卫星影像通过数据预处理模块进行矫正预处理，以得到一个在几何和辐射上真实的图像；

S3、利用光伏板提取模块将S2步骤得到的经预处理后影像中光伏板的位置提取出来；其中，以卫星影像的RGB波段合成的影像为输入，采用非最大抑制算法对输入影像进行光伏板位置检测，并且产生包含光伏板的检测框；

S4、将卫星影像的热红外波段输入至光伏板异常点确定模块中，利用单窗算法对光伏板提取模块中检测到的光伏板检测框区域进行温度反演，若出现温度明显高于或者低于周围的点即为异常点；

S5、以卫星影像RGB波段合成的图像为输入云团检测模块，与葵花卫星云图叠加比对是否有云层，将未含有云的异常点保存输出；

S6、对S5中得到的未含有云的异常点光伏板区域通过光伏板异常判断模块进行判断，判断区域内是否存在黑片、断栅、碎片或隐裂现象；

S7、对S5步骤后输出的带有异常点的光伏板区域进行大组件和小组件排序，同时保存其地理位置坐标；对S6步骤后检测到的缺陷位置进行定位，根据地理位置坐标定位异常目标所在大组件和组串位置，实现对异常光伏板目标的定位。

3.根据权利要求2所述的基于卫星影像的光伏板异常目标检测方法，其特征在于：步骤S2中预处理包括辐射校正、几何校正、正射校正以及图像融合。

4.根据权利要求2所述的基于卫星影像的光伏板异常目标检测系统，其特征在于：步骤S5中云团检测的步骤为：

a、首先利用SLIC算法对卫星影像RGB波段合成的图像的研究区域进行超像素分割；

b、对有云的影像进行特征提取，包含光谱、纹理、边缘、辐射特征；

c、利用gradient boost算法对步骤a超像素分割的结果进行二分类，判断光伏板异常点是否有云层；

d、人工目视确认：下载包含研究区域的向日葵八号卫星云图，将卫星云图叠加经纬度及行政区域规划图，再次确认异常点区域是否有云遮挡；

e、将未含有云的异常点保存输出，待分析异常点原因。

5.根据权利要求2所述的基于卫星影像的光伏板异常目标检测系统，其特征在于：步骤S6中的判断步骤如下：

s1、首先将云团检测模块输出的含有异常点的光伏板区域转换为灰度图，对图像进行分割，目的是将缺陷和非缺陷区域进行分离，对缺陷区域进行分析；

s2、对缺陷区域进行特征提取：平均灰度差Δt_i、曲率K(L)、复杂度θ以及长宽比R；

平均灰度差指每个像素点灰度值与整个区域平均灰度差值；公式为平均灰度差Δt_i＝t_i-t，其中t_i是某一像素点灰度值，t是整个光伏板区域平均灰度值；

曲率是指曲线上任意点的切线方向角对弧长的转动率，公式为曲率其中为切线方向角，dL为该弧长；

复杂度是指边界像素点数与整个目标像素点数的比值，公式为复杂度θ＝P/A，其中P是边界像素点数，A是整个目标像素点数；

长宽比是指目标最小外接矩形的长度和宽度的比值，公式为长宽比其中L为最小外接矩形的长度，W为最小外接矩形的宽度；

s3、黑片判断：对缺陷区域提取平均灰度差Δt_i特征量，对特征量大于零的位置进行统计，收集特征量大于零位置光伏板的实时温度，若该点温度比其他位置温度低5±1℃，即该位置为黑片；

s4、断栅判断：对缺陷区域提取平均灰度差Δt_i和曲率K(L)特征量，当K(L)为无穷大时，检测的缺陷为直线；收集该位置附近光伏板的实时温度，若该位置温度比其他位置温度高且都在40℃以上，即该位置为断栅；

s5、碎片判断：对缺陷区域提取平均灰度差Δt_i、复杂度θ和长宽比R，由Δt_i确定缺陷大概位置后，边缘检测提取边界的周长和面积，当θ不为无穷大既是一个常数时，且长宽比R不趋于0或者无穷大时则判定为碎片；收集该碎片位置光伏板的实时温度，若该点温度比其他位置温度高5±1℃，即该位置为碎片；

s6、隐裂判断：对缺陷区域提取平均灰度差Δt_i特征量，对特征量大于零的位置进行统计，收集特征量大于零位置光伏板的实时温度，若该点温度比其他位置温度高10±2℃，即该位置为隐裂。