一种基于计算机视觉的太阳能电池板阴影处理方法技术

本发明专利技术涉及一种基于计算机视觉的太阳能电池板阴影处理方法，获取太阳能电池板初始图像，将太阳能电池板初始图像切分为两个完全相同的图像，对这两个图像进行灰度化，最终得到相关的像素点个数，将这两个图像进行HSV转换，最终得到得到对应的V通道平均值，计算阴影区域比较系数，根据阴影区域比较系数和预设阈值进行循环处理，得到阴影区域的面积；对太阳能电池板初始图像进行亮度修正，然后输入到阴影级别识别模型中，获取目标阴影级别，最后根据获取到的目标阴影级别，对太阳能电池板进行相应的处理。本发明专利技术提供了一种自动对太阳能电池板的阴影进行检测和处理的方式，相较于人工的检测和处理方式，效率和可靠性得到很大的提升。

【技术实现步骤摘要】
一种基于计算机视觉的太阳能电池板阴影处理方法
本专利技术涉及一种基于计算机视觉的太阳能电池板阴影处理方法。
技术介绍
当太阳能电池板被局部遮挡时，太阳能电池板上会存在阴影，发电效率出现一定的差异，进而影响输出功率，还有可能会造成太阳能电池板的局部温度上升，从而损坏太阳能电池板，因此，需要对太阳能电池板的遮挡情况进行检测，通常采取的检测方式为人工检测的方式，人工检测方式不但效率比较低，还会严重增大工作人员的工作负担。而且，工作人员也无法针对不同情况的阴影进行合适的处理，以消除阴影区域对太阳能电池板的影响。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于计算机视觉的太阳能电池板阴影处理方法，用以解决人工对阴影的检测和处理的方式的效率和可靠性比较差的问题。为了解决上述问题，本专利技术采用以下技术方案：一种基于计算机视觉的太阳能电池板阴影处理方法，包括：(1)获取太阳能电池板初始图像，所述太阳能电池板初始图像为RGB图像；(2)将所述太阳能电池板初始图像切分为两个形状和大小均相同的图像，获取第一图像和第二图像；(3)将所述第一图像和第二图像分别进行灰度化，得到第一灰度图像和第二灰度图像；(4)根据所述第一灰度图像，获取所述第一灰度图像中各像素点的灰度值，并结合第一预设灰度值范围和第二预设灰度值范围，获取处于所述第一预设灰度值范围的像素点个数，得到第一像素点个数，以及获取处于所述第二预设灰度值范围的像素点个数，得到第二像素点个数；根据所述第二灰度图像，获取所述第二灰度图像中各像素点的灰度值，并结合所述第一预设灰度值范围和第二预设灰度值范围，获取处于所述第一预设灰度值范围的像素点个数，得到第三像素点个数，以及获取处于所述第二预设灰度值范围的像素点个数，得到第四像素点个数；(5)将所述第一图像和第二图像分别转换到HSV色彩空间，得到第一HSV图像和第二HSV图像；(6)根据所述第一HSV图像，获取所述第一HSV图像中各像素点的V通道值，并计算所述第一HSV图像中各像素点的V通道值的平均值，得到第一平均值；根据所述第二HSV图像，获取所述第二HSV图像中各像素点的V通道值，并计算所述第二HSV图像中各像素点的V通道值的平均值，得到第二平均值；(7)根据第一像素点个数、第二像素点个数、第三像素点个数、第四像素点个数、第一平均值和第二平均值计算阴影区域比较系数；(8)比较阴影区域比较系数与预设阈值的大小，若阴影区域比较系数的绝对值大于或者等于预设阈值，则判定第一图像或者第二图像存在阴影区域，并根据第一像素点个数和第二像素点个数的和值与第三像素点个数和第四像素点个数的和值之间的大小关系，以及第一平均值和第二平均值之间的大小关系判断第一图像和第二图像中哪一个存在阴影区域，得到存在阴影区域的图像；(9)对存在阴影区域的图像进行所述步骤(2)-(7)，然后判定重新计算得到的阴影区域比较系数与预设阈值的大小，若重新计算得到的阴影区域比较系数大于或者等于预设阈值，则判定对存在阴影区域的图像切分成的两个图像中的其中一个图像存在阴影区域，并确定其中存在阴影区域的图像，然后对确定存在阴影区域的图像再次进行所述步骤(2)-(7)，直至某一次重新计算得到的阴影区域比较系数小于预设阈值，获取对应图像切分之前的图像的面积，得到目标面积；若所述重新计算得到的阴影区域比较系数小于预设阈值，则获取对应的存在阴影区域的面积，得到目标面积；(10)获取实际环境光照强度，以及太阳能电池板的实际倾斜角度；(11)根据所述实际环境光照强度、实际倾斜角度以及标准环境光照强度以及标准倾斜角度，计算得到图像亮度修正系数；(12)根据所述图像亮度修正系数对所述太阳能电池板初始图像进行亮度修正，得到亮度修正后的太阳能电池板修正图像；(13)将所述太阳能电池板修正图像输入到阴影级别识别模型中，获取所述太阳能电池板修正图像所对应的目标阴影级别；(14)根据获取到的目标阴影级别，对所述太阳能电池板进行相应的处理。可选地，所述步骤(7)包括：根据如下计算公式计算阴影区域比较系数α：其中，a1为第一像素点个数，b1为第二像素点个数，a2为第三像素点个数，b2为第四像素点个数，v1为第一平均值，v2为第二平均值，I为所述太阳能电池板初始图像的横向像素点的个数，J为所述太阳能电池板初始图像纵向像素点个数。可选地，所述步骤(1)中，获取到的太阳能电池板初始图像为太阳能电池板正视图像，所述太阳能电池板正视图像的获取过程包括：获取相机采集到的太阳能电池板原始图像；按照预设的太阳能电池板平面，将所述太阳能电池板原始图像由成像平面投影到所述太阳能电池板平面，得到所述太阳能电池板正视图像。可选地，所述步骤(8)中，所述根据第一像素点个数和第二像素点个数的和值与第三像素点个数和第四像素点个数的和值之间的大小关系，以及第一平均值和第二平均值之间的大小关系判断第一图像和第二图像中哪一个存在阴影区域，得到存在阴影区域的图像，包括：若第一像素点个数和第二像素点个数的和值小于第三像素点个数和第四像素点个数的和值，且第一平均值小于第二平均值，则判定所述第一图像存在阴影区域，所述存在阴影区域的图像为所述第一图像；若第一像素点个数和第二像素点个数的和值大于第三像素点个数和第四像素点个数的和值，且第一平均值大于第二平均值，则判定所述第二图像存在阴影区域，所述存在阴影区域的图像为所述第二图像。可选地，所述标准倾斜角度为0；所述步骤(11)包括：根据如下计算公式计算图像亮度修正系数β：其中，Lux为实际环境光照强度，θ为实际倾斜角度，Luxs为标准环境光照强度，μ为设定的光照强度影响权重，σ为设定的倾斜角度影响权重。可选地，所述步骤(12)包括：将所述太阳能电池板初始图像转换到HSV色彩空间，得到太阳能电池板HSV图像；将太阳能电池板HSV图像的各个像素点的V通道值乘以所述图像亮度修正系数，得到修正后的太阳能电池板HSV图像；将所述修正后的太阳能电池板HSV图像转换回RGB图像，得到所述太阳能电池板修正图像。可选地，所述步骤(13)中，所述阴影级别识别模型的获取过程包括：获取样本集，所述样本集包括第一太阳能电池板样本图像、第二太阳能电池板样本图像和第三太阳能电池板样本图像，所述第一太阳能电池板样本图像为无阴影的太阳能电池板图像，所述第二太阳能电池板样本图像为包含轻微阴影的太阳能电池板图像，所述第三太阳能电池板样本图像为包含严重阴影的太阳能电池板图像；对所述第一太阳能电池板样本图像进行标注，得到第一标注数据，所述第一标注数据为第一阴影等级，对所述第二太阳能电池板样本图像进行标注，得到第二标注数据，所述第二标注数据为第二阴影等级，对所述第三太阳能电池板样本图像进行标注，得到第三标注数据，所述第三标注数据为第三阴影等级；将所述第一太阳能电池板样本图像、第二太阳能电池板本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于计算机视觉的太阳能电池板阴影处理方法，其特征在于，包括：/n(1)获取太阳能电池板初始图像，所述太阳能电池板初始图像为RGB图像；/n(2)将所述太阳能电池板初始图像切分为两个形状和大小均相同的图像，获取第一图像和第二图像；/n(3)将所述第一图像和第二图像分别进行灰度化，得到第一灰度图像和第二灰度图像；/n(4)根据所述第一灰度图像，获取所述第一灰度图像中各像素点的灰度值，并结合第一预设灰度值范围和第二预设灰度值范围，获取处于所述第一预设灰度值范围的像素点个数，得到第一像素点个数，以及获取处于所述第二预设灰度值范围的像素点个数，得到第二像素点个数；根据所述第二灰度图像，获取所述第二灰度图像中各像素点的灰度值，并结合所述第一预设灰度值范围和第二预设灰度值范围，获取处于所述第一预设灰度值范围的像素点个数，得到第三像素点个数，以及获取处于所述第二预设灰度值范围的像素点个数，得到第四像素点个数；/n(5)将所述第一图像和第二图像分别转换到HSV色彩空间，得到第一HSV图像和第二HSV图像；/n(6)根据所述第一HSV图像，获取所述第一HSV图像中各像素点的V通道值，并计算所述第一HSV图像中各像素点的V通道值的平均值，得到第一平均值；根据所述第二HSV图像，获取所述第二HSV图像中各像素点的V通道值，并计算所述第二HSV图像中各像素点的V通道值的平均值，得到第二平均值；/n(7)根据第一像素点个数、第二像素点个数、第三像素点个数、第四像素点个数、第一平均值和第二平均值计算阴影区域比较系数；/n(8)比较阴影区域比较系数与预设阈值的大小，若阴影区域比较系数的绝对值大于或者等于预设阈值，则判定第一图像或者第二图像存在阴影区域，并根据第一像素点个数和第二像素点个数的和值与第三像素点个数和第四像素点个数的和值之间的大小关系，以及第一平均值和第二平均值之间的大小关系判断第一图像和第二图像中哪一个存在阴影区域，得到存在阴影区域的图像；/n(9)对存在阴影区域的图像进行所述步骤(2)-(7)，然后判定重新计算得到的阴影区域比较系数与预设阈值的大小，若重新计算得到的阴影区域比较系数大于或者等于预设阈值，则判定对存在阴影区域的图像切分成的两个图像中的其中一个图像存在阴影区域，并确定其中存在阴影区域的图像，然后对确定存在阴影区域的图像再次进行所述步骤(2)-(7)，直至某一次重新计算得到的阴影区域比较系数小于预设阈值，获取对应图像切分之前的图像的面积，得到目标面积；若所述重新计算得到的阴影区域比较系数小于预设阈值，则获取对应的存在阴影区域的面积，得到目标面积；/n(10)获取实际环境光照强度，以及太阳能电池板的实际倾斜角度；/n(11)根据所述实际环境光照强度、实际倾斜角度以及标准环境光照强度以及标准倾斜角度，计算得到图像亮度修正系数；/n(12)根据所述图像亮度修正系数对所述太阳能电池板初始图像进行亮度修正，得到亮度修正后的太阳能电池板修正图像；/n(13)将所述太阳能电池板修正图像输入到阴影级别识别模型中，获取所述太阳能电池板修正图像所对应的目标阴影级别；/n(14)根据获取到的目标阴影级别，对所述太阳能电池板进行相应的处理。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于计算机视觉的太阳能电池板阴影处理方法，其特征在于，包括：
(1)获取太阳能电池板初始图像，所述太阳能电池板初始图像为RGB图像；
(2)将所述太阳能电池板初始图像切分为两个形状和大小均相同的图像，获取第一图像和第二图像；
(3)将所述第一图像和第二图像分别进行灰度化，得到第一灰度图像和第二灰度图像；
(4)根据所述第一灰度图像，获取所述第一灰度图像中各像素点的灰度值，并结合第一预设灰度值范围和第二预设灰度值范围，获取处于所述第一预设灰度值范围的像素点个数，得到第一像素点个数，以及获取处于所述第二预设灰度值范围的像素点个数，得到第二像素点个数；根据所述第二灰度图像，获取所述第二灰度图像中各像素点的灰度值，并结合所述第一预设灰度值范围和第二预设灰度值范围，获取处于所述第一预设灰度值范围的像素点个数，得到第三像素点个数，以及获取处于所述第二预设灰度值范围的像素点个数，得到第四像素点个数；
(5)将所述第一图像和第二图像分别转换到HSV色彩空间，得到第一HSV图像和第二HSV图像；
(6)根据所述第一HSV图像，获取所述第一HSV图像中各像素点的V通道值，并计算所述第一HSV图像中各像素点的V通道值的平均值，得到第一平均值；根据所述第二HSV图像，获取所述第二HSV图像中各像素点的V通道值，并计算所述第二HSV图像中各像素点的V通道值的平均值，得到第二平均值；
(7)根据第一像素点个数、第二像素点个数、第三像素点个数、第四像素点个数、第一平均值和第二平均值计算阴影区域比较系数；
(8)比较阴影区域比较系数与预设阈值的大小，若阴影区域比较系数的绝对值大于或者等于预设阈值，则判定第一图像或者第二图像存在阴影区域，并根据第一像素点个数和第二像素点个数的和值与第三像素点个数和第四像素点个数的和值之间的大小关系，以及第一平均值和第二平均值之间的大小关系判断第一图像和第二图像中哪一个存在阴影区域，得到存在阴影区域的图像；
(9)对存在阴影区域的图像进行所述步骤(2)-(7)，然后判定重新计算得到的阴影区域比较系数与预设阈值的大小，若重新计算得到的阴影区域比较系数大于或者等于预设阈值，则判定对存在阴影区域的图像切分成的两个图像中的其中一个图像存在阴影区域，并确定其中存在阴影区域的图像，然后对确定存在阴影区域的图像再次进行所述步骤(2)-(7)，直至某一次重新计算得到的阴影区域比较系数小于预设阈值，获取对应图像切分之前的图像的面积，得到目标面积；若所述重新计算得到的阴影区域比较系数小于预设阈值，则获取对应的存在阴影区域的面积，得到目标面积；
(10)获取实际环境光照强度，以及太阳能电池板的实际倾斜角度；
(11)根据所述实际环境光照强度、实际倾斜角度以及标准环境光照强度以及标准倾斜角度，计算得到图像亮度修正系数；
(12)根据所述图像亮度修正系数对所述太阳能电池板初始图像进行亮度修正，得到亮度修正后的太阳能电池板修正图像；
(13)将所述太阳能电池板修正图像输入到阴影级别识别模型中，获取所述太阳能电池板修正图像所对应的目标阴影级别；
(14)根据获取到的目标阴影级别，对所述太阳能电池板进行相应的处理。


2.根据权利要求1所述的基于计算机视觉的太阳能电池板阴影处理方法，其特征在于，所述步骤(7)包括：
根据如下计算公式计算阴影区域比较系数α：



其中，a1为第一像素点个数，b1为第二像素点个数，a2为第三像素点个数，b2为第四像素点个数，v1为第一平均值，v2为第二平均值，I为所述太阳能电池板初始图像的横向像素点的个数，J为所述太阳能电池板初始图像纵向像素点个数。


3.根据权利要求1所述的基于计算机视觉的太阳能电池板阴影处理方法，其特征在于，所述步骤(1)中，获取到的太阳能电池板初始图像为太阳能电池板正视图像，所述太阳能电池板正视图像的获取过程包括：
获取相机采集到的太阳能电池板原始图像；
按照预设的太阳能电池板平面，将所述太阳能电池板原始图像由成像平面投影到所述太阳能电池板平面，得到所述太阳能电池板正视图像。


4....

【专利技术属性】
技术研发人员：曾忠英，邵传宏，
申请(专利权)人：河南耀蓝智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41