一种无人机巡检光伏板异常目标分析管理系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种无人机巡检光伏板异常目标分析管理系统及方法，通过无人机对光伏电站进行图像采集；畸变矫正图像然后进行双光配准；分别对红外图像和可见光图进行光伏板区域的提取，红外提取的光伏板用于异常目标的检测,可见光提取的光伏板用板组的编号；通过统计法对异常目标进行识别；然后利用人工对异常目标进行确认和矫正；按地理位置及板组位置对异常目标进行定位；将异常目标的类别信息、统计信息、位置信息存入数据库并生成报告；操作人员根据实际排查情况对异常目标的处理状态进行更新，并定期汇总异常目标的排查情况。解决了现有技术中无人机对光伏板的巡检时，对影像数据的利用率低，耗时性高及巡检效果差的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种无人机巡检光伏板异常目标分析管理系统及方法
本专利技术属于无人机自动巡检
，特别涉及一种无人机巡检光伏板异常目标分析管理系统及方法。
技术介绍
太阳能作为一种环保再生能源在发电这一块具有很重要的地位。未来几年，我国太阳能装机容量的复合增长率将高达25％以上。对于逐年增长的太阳能光伏发电，光伏板的巡检将是一个难题，因为传统巡检依靠人工进行，效率低、成本高，周期长。随着无人机视觉系统技术的提高，用无人机进行光伏的巡检已经成为了可能。很多光伏电站开始试点无人机光伏巡线，这些项目虽然对光伏电站的进行很好的故障排除，但是依然存在一些有待解决的问题。目前，对于无人机巡线获取的航拍影像数据仅仅只通过人工进行判读和分析，存在效率低下、实时性差、人为误判等缺点。如果巡线的图像数据量过大，排除故障的时效性会大大降低，直接造成一定的经济损失。这样也会制约了无人机光伏巡检在光伏电站的推广和应用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种无人机巡检光伏板异常目标分析管理系统及方法，以解决上述问题。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种无人机巡检光伏板异常目标分析管理系统，包括图像采集单元、分析管理单元和人工确认单元；图像采集单元和人工确认单元均连接到分析管理单元；分析管理单元包括接收模块、畸变矫正、双光配准模块、光伏板提取模块、异常目标检测模块和统计法识别模块；接收模块、畸变矫正、双光配准模块、光伏板提取模块、异常目标检测模块和统计法识别模块依次连接；接收模块：用于接收图像采集单元采集到得到的可见光图和红外图；畸变矫正、双光配准模块：用于对覆盖光伏板区域的图像进行畸变矫正，防止光伏板的扭曲；对红外图和可见光图进行一一配准，为后期的定位做准备；光伏板提取模块：用于提取图像中的光伏板，摆脱掉背景的干扰；异常目标的检测模块：用于对提取出来的光伏板区域进行异常目标的检测，对异常目标的检测包括异常小目标的检测和异常大目标的检测；统计法识别模块：用于对异常目标检测模块检测到的异常目标进行识别，确定异常目标所属的类型；图像采集单元：用于对光伏电站的光伏板进行图像采集；人工确认单元：用于判定统计法识别后的异常目标的正确性，然后对异常目标进行修正，最后得到确定的异常目标序列。进一步的，分析管理单元还包括异常目标的定位模块和数据存储模块；光伏板提取模块连接异常目标的定位模块，异常目标的定位模块连接数据存储模块；异常目标的定位模块：用于将检测识别后的异常目标定位到某序号大板上的某个小板组件上；数据存储模块：用于存储异常目标的类别、统计信息、地理坐标、所在的板组位置，以及操作人员对于异常目标的处理状态；异常目标的处理状态包括未确认、已确认、未维修及已维修。进一步的，一种无人机巡检光伏板异常目标分析管理方法，包括以下步骤：步骤1：无人机根据预设的航线的对光伏电站进行图像采集；步骤2：对采集到的可见光图像和红外图像进行畸变矫正和双光配准；步骤3：在矫正和配准后的可见光和红外图像上进行光伏板块的提取；步骤4：在提取的每一块大光伏板的红外图上，进行异常目标检测；步骤5：对检测到的异常目标区域，利用统计法进行异常目标物类别的识别；步骤6：人工判定经统计法识别后的异常目标是否正确，对异常目标进行纠正，最后得到最终的异常目标序列；步骤7：对异常目标在可见光图上进行地理坐标、光伏板大组件位置和小组件位置的定位；步骤8：将异常目标的类别、地理坐标、在光伏板大组件位置和小组件位置归档至数据库，生成报告；并将操作人员对于异常目标的处理状态归档至数据库；步骤9：操作人员根据实际情况对异常目标的处理状态进行实时更新；步骤10：定期汇总异常目标的排查情况，生成异常目标巡检反馈报告；进一步的，步骤1具体包括以下步骤：步骤1.1：根据光伏电站的光伏板的分布形状、地理位置以及无人机的类别规划无人机的巡检路线；巡检路线要符合光伏板图像的覆盖要求，无人机的类别包括固定翼无人机和旋翼无人机；步骤1.2：根据天气情况、无人机的类别及规划的航线来设置相机的触发规则，相机的处罚规则包括时间触发和距离触发；步骤1.3：将无人机的飞行姿态高度信息、飞行地理坐标、相机参数信息以及采集到的图像传送至地面站。进一步的，在步骤2中对采集到的的图像进行了修正，首先是进行了畸变矫正防止光伏板的扭曲，其次是双光配准，将采集到的可见光图像和红外图像进行配准，能够通过产生一一对应的关系。进一步的，在步骤3中红外图像中光伏板区域的提取是直接提取用于后期异常目标的检测，而可见光的光伏板提取是利用光伏板的拼接图进行光伏板区域提取，用于后期的光伏板大组件和小组件的编号。进一步的，步骤5中的统计方法的识别针对不同的类别采用的方式不同；异常目标的类别分为热斑、组件零电流、光伏板碎裂、组串零电流；热斑、光伏板碎裂和组件零电流是通过HOG特征结合SVM方式进行分类识别，组串零电流是通过区域统计的方法识别。进一步的，步骤6之前需要对异常目标去重；对得到的异常目标的序列需要去重处理，删除多出现的异常目标，使其只保留一个；通过图像特征匹配的方式，将位移误差在一个光伏小组件区域内的异常目标作为同一个异常目标，对重复的异常目标进行过滤。进一步的，步骤7之前需要对光伏板大组件和小组件进行排序，同时保存相应的地理位置信息；在步骤7定位时根据地理位置信息给出异常目标在哪个大组件的小组件上。进一步的，步骤8还包括：将当前时间信息、操作人员信息、无人机的飞手信息、所有巡检序列图像、异常目标统计信息以及异常严重的光伏板组标识信息归档至数据库，生成报告；对异常目标进行调阅包括以下方法：按照时间、分块区域、地理位置、类别和损坏程度中的一种或几种对异常目标进行调阅。与现有技术相比，本专利技术有以下技术效果：本专利技术提供了一种无人机巡检光伏板异常目标分析管理方法，通过无人机对光伏电站的光伏板区域进行图像采集，并对采集到的红外图和可见光图进行畸变矫正和双光配准。对处理后的图像进行光伏板的提取，可见光的提取的光伏板用于光伏板的编号和其小组件的编号，而对于红外图提取的光伏板用于异常目标的检测。接下来通过检测手段得到异常小目标物和异常大目标物，然后通过统计方法对异常目标的类别进行识别。接着会又人工确认检测到的异常目标是否准确并矫正。对确认的异常目标再进行定位确定其相应的地理位置和板组位置，最后将这些异常目标的类别信息、统计信息、位置信息以及异常目标的处理状态存入数据库，生成报告。操作人员根据数据库提供的信息对异常目标进行排查，并根据异常目标的实际处理情况对数据库进行实时更新，并定期汇总异常目标的排查情况。本专利技术实现了将光伏板图像的采集，异常目标的检测和识别，异常目标的故障排查纳入自动化管理中，提升了无人机光伏巡检的效果及异常目标的检测和识别效果。进一步地，本专利技术通过图像特征匹配的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无人机巡检光伏板异常目标分析管理系统，其特征在于，包括图像采集单元、分析管理单元和人工确认单元；图像采集单元和人工确认单元均连接到分析管理单元；/n分析管理单元包括接收模块、畸变矫正、双光配准模块、光伏板提取模块、异常目标检测模块和统计法识别模块；接收模块、畸变矫正、双光配准模块、光伏板提取模块、异常目标检测模块和统计法识别模块依次连接；/n接收模块：用于接收图像采集单元采集到得到的可见光图和红外图；/n畸变矫正、双光配准模块：用于对覆盖光伏板区域的图像进行畸变矫正，防止光伏板的扭曲；对红外图和可见光图进行一一配准，为后期的定位做准备；/n光伏板提取模块：用于提取图像中的光伏板，摆脱掉背景的干扰；/n异常目标的检测模块：用于对提取出来的光伏板区域进行异常目标的检测，对异常目标的检测包括异常小目标的检测和异常大目标的检测；/n统计法识别模块：用于对异常目标检测模块检测到的异常目标进行识别，确定异常目标所属的类型；/n图像采集单元：用于对光伏电站的光伏板进行图像采集；/n人工确认单元：用于判定统计法识别后的异常目标的正确性，然后对异常目标进行修正，最后得到确定的异常目标序列。/n

【技术特征摘要】
1.一种无人机巡检光伏板异常目标分析管理系统，其特征在于，包括图像采集单元、分析管理单元和人工确认单元；图像采集单元和人工确认单元均连接到分析管理单元；
分析管理单元包括接收模块、畸变矫正、双光配准模块、光伏板提取模块、异常目标检测模块和统计法识别模块；接收模块、畸变矫正、双光配准模块、光伏板提取模块、异常目标检测模块和统计法识别模块依次连接；
接收模块：用于接收图像采集单元采集到得到的可见光图和红外图；
畸变矫正、双光配准模块：用于对覆盖光伏板区域的图像进行畸变矫正，防止光伏板的扭曲；对红外图和可见光图进行一一配准，为后期的定位做准备；
光伏板提取模块：用于提取图像中的光伏板，摆脱掉背景的干扰；
异常目标的检测模块：用于对提取出来的光伏板区域进行异常目标的检测，对异常目标的检测包括异常小目标的检测和异常大目标的检测；
统计法识别模块：用于对异常目标检测模块检测到的异常目标进行识别，确定异常目标所属的类型；
图像采集单元：用于对光伏电站的光伏板进行图像采集；
人工确认单元：用于判定统计法识别后的异常目标的正确性，然后对异常目标进行修正，最后得到确定的异常目标序列。


2.根据权利要求1所述的一种无人机巡检光伏板异常目标分析管理系统，其特征在于，分析管理单元还包括异常目标的定位模块和数据存储模块；光伏板提取模块连接异常目标的定位模块，异常目标的定位模块连接数据存储模块；
异常目标的定位模块：用于将检测识别后的异常目标定位到某序号大板上的某个小板组件上；
数据存储模块：用于存储异常目标的类别、统计信息、地理坐标、所在的板组位置，以及操作人员对于异常目标的处理状态；异常目标的处理状态包括未确认、已确认、未维修及已维修。


3.一种无人机巡检光伏板异常目标分析管理方法，其特征在于，基于权利要求1至2任意一项所述的一种无人机巡检光伏板异常目标分析管理系统，包括以下步骤：
步骤1：无人机根据预设的航线的对光伏电站进行图像采集；
步骤2：对采集到的可见光图像和红外图像进行畸变矫正和双光配准；
步骤3：在矫正和配准后的可见光和红外图像上进行光伏板块的提取；
步骤4：在提取的每一块大光伏板的红外图上，进行异常目标检测；
步骤5：对检测到的异常目标区域，利用统计法进行异常目标物类别的识别；
步骤6：人工判定经统计法识别后的异常目标是否正确，对异常目标进行纠正，最后得到最终的异常目标序列；
步骤7：对异常目标在可见光图上进行地理坐标、光伏板大组件位置和小组件位置的定位；
步骤8：将异常目标的类别、地理坐标、在光伏板大组件位置和小组件位置归档至数据库，生成报告；并将操作人员对于异常目标的处理状态归档至数据库；
步骤9：操作人员根据实际情况...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝龙龙，白霖抒，韩姣姣，张静波，
申请(专利权)人：西安因诺航空科技有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61