[發明專利]一種多晶電池片圖像的顏色自動識別與分類方法

在審

• 申請號: 201710371542.3
• 申請日: 2017-05-24
• 公開（公告）號: CN107346429A
• 公開（公告）日: 2017-11-14
• 發明（設計）人: 祁永慶
• 申請（專利權）人: 上海電機學院
• 主分類號: G06K9/34
• 分類號: G06K9/34;G06K9/46;G06T7/11;G06T7/90
• 代理公司: 上海伯瑞杰知識產權代理有限公司31227
• 代理人: 孟旭彤

技術領域

本發明涉及圖像處理技術領域，尤其涉及一種多晶電池片圖像的顏色自動識別與分類方法。

背景技術

多晶硅電池片的制造工藝決定了其片內顏色的復雜性，每個多晶硅電池片的顏色都互不完全相同。多晶硅電池片的表面顏色一般呈現漸變性，盡管其顏色的主基調是藍色，但也是千變萬化的。光伏組件上若含有不同顏色的電池片，必然影響到組件外觀的一致性。隨著分布式光伏電站的快速推廣應用，應用市場對光伏建筑一體化的整體外觀顏色也提出了更高要求。目前，太陽電池片生產商的常規做法是根據光電轉換率和表面顏色等指標對電池片進行人工分類。操作人員利用人眼視覺對太陽電池片顏色分類，存在勞動強度大、誤判率高、一致性差、生產效率低等問題。隨著勞動力成本的日益提高，迫切需要利用計算機視覺系統對圖像顏色的自動識別與分類。

現有的顏色識別技術是基于RGB顏色空間模型對圖像中的每個像素進行顏色處理的，處理大幅圖像耗時時間長。專利CN201010615001.9公開了一種顏色識別方法，通過分析識別目標的圖像數據，獲取一個或一個以上像素的RGB參數，得到一個或一個以上像素的顏色標識，最終輸出顏色信息。RGB顏色空間模型是一種與設備相關的、不均勻的顏色空間模型，按照空間距離得到的色差不完全符合人的視覺效果，不能滿足顏色精確識別和分類的技術要求。

發明內容

本發明的目的在于提供一種多晶電池片圖像的顏色自動識別與分類方法。本發明的技術方案是，一種多晶電池片圖像的顏色自動識別與分類方法，包括以下步驟：

(1)獲取多晶電池片表面真實顏色的圖像；

(2)對步驟(1)獲得的圖像進行旋轉、提取、濾波和校正預處理；

(3)對步驟(2)獲得的圖像進行圖像分割，將顏色、亮度特征相似的若干相鄰像素分割在一個子區域，整幅圖像包含至少一個子區域，并計算每個子區域的權重W；

(4)計算步驟(3)中的每個子區域的RGB的平均值并將其轉換到CIELAB均勻顏色空間，得到相應的每個子區域平均值的(L,a,b)；

(5)根據子區域的權重W和每個子區域相互之間的色差值，確定圖像的視覺主導顏色及其在CIELAB近似均勻顏色空間中(L*,a*,b*)；

(6)在CIELAB近似均勻顏色空間中，計算(L*,a*,b*)對應的顏色三屬性：色相H_ab*、明度L*和彩度C_ab*，進而定義該子區域的7位顏色代碼：□□□-□□-□□，自左向右依次表示：色相值-明度值-彩度值；

(7)根據實際需求，設定顏色種類的數量及其對應的顏色代碼上限值和下限值，實現顏色的自動識別與分類。

所述步驟(1)中的獲取多晶電池片表面真實顏色的圖像是指圖像采集系統在照明體D65或照明體D50的均勻光照條件下獲得的圖像，具體特征是對紅、黃、綠、藍和白色至少五種顏色的陶瓷標準色板的色品坐標(x,y)與標準值的誤差Δx和Δy均小于0.005。

所述步驟(2)中的對圖像進行旋轉的步驟是：首先，提取多晶電池片的圖像輪廓P；然后，計算多晶電池片的圖像輪廓P的中心點坐標，并在多晶電池片圖像輪廓P的邊緣內擬合出多晶電池片的理想矩形輪廓P*，計算得到矩形輪廓P*的一條邊的斜率和傾斜角度Q；最后，將整幅圖像旋轉角度Q，使得多晶電池片的理想矩形輪廓P*的4條邊分別與顯示界面的X軸和Y軸保持平行。

所述步驟(2)中的對圖像進行提取是指僅保留所述旋轉后圖像中的多晶電池片的理想矩形輪廓P*及其內部的圖像，去除位于多晶電池片圖像中邊緣的背景圖像。

所述步驟(2)中的對圖像進行濾波和校正是指在所述旋轉和提取后的多晶電池片圖像中濾除白色柵線區域，并采用線性插值法根據白色柵線區域之外的左右或上下相鄰像素的RGB值對濾除的白色柵線區域相應的像素點進行填充。

所述步驟(3)中的每個子區域權重W的計算方法為：

式中,i＝1，2，…，k，k為子區域的個數。不失一般性，規定W₁≥W₂≥…≥W_k。

所述步驟(4)中轉換為CIELAB近似均勻顏色空間的(L,a,b)的計算步驟如下：

第一步，轉換為三刺激值(X,Y,Z)，的取值范圍為[0,255]，轉換公式如下：

式中，在D65光源和D50光源的照明下的M值分別為：