[發明專利]一種基于計算機視覺的沙漠光伏電池組位姿調整方法

在審

• 申請號: 202010957762.6
• 申請日: 2020-09-12
• 公開（公告）號: CN112099535A
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發明（設計）人: 邱妙娜;石倩
• 申請（專利權）人: 邱妙娜
• 主分類號: G05D3/12
• 分類號: G05D3/12;G01C1/00;G01C11/00;G01P5/00;G01P13/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于計算機視覺的沙漠光伏電池組位姿調整方法，其特征在于，該方法包括：

步驟S1：在光伏發電站設置可旋轉的相機，旋轉相機對各個方向進行拍攝，獲取原始圖像；將原始圖像輸入沙塵暴檢測網絡，檢測原始圖像中是否存在沙塵暴；

若不存在沙塵暴，執行步驟S4；若存在沙塵暴，執行步驟S2；

步驟S2：將包含沙塵暴的原始圖像輸入沙塵暴定向網絡，檢測沙塵暴并輸出沙塵暴包圍框，調整相機的偏航角y和俯仰角p使沙塵暴包圍框的中心點與相機拍攝原始圖像的中心點重合，獲取沙塵暴定向圖像；

根據相鄰幀沙塵暴定向圖像對應的沙塵暴包圍框的面積和中心點方向變化檢測沙塵暴水平移動方向角α，檢測水平風向角度β、水平風向偏航角θ和水平風速v，計算一幀沙塵暴圖像的沙塵暴威脅指數S，將連續多幀沙塵暴圖像對應的S相加并除以相加的幀數，得出平均威脅指數S′，判斷沙塵暴是否對光伏發電站存在威脅；

若沙塵暴對光伏發電站存在威脅，執行步驟S3；若沙塵暴對光伏發電站不存在威脅，執行步驟S4；

步驟S3：先調整使光伏板偏航角y′與水平風向偏航角θ相差180°，再調整使光伏板俯仰角p′逐漸增加到90°；

步驟S4：將多幀原始圖像輸入光照分級網絡檢測光照等級，篩選并輸出光照等級最高的原始圖像對應的偏航角y₁和俯仰角p₁，結合拍攝光照等級高原始圖像時刻的水平風速v₁、水平風向角度β₁計算光伏板的最佳偏航角y′₁和最佳俯仰角p′₁。

2.如權利要求1所述的方法，其特征還在于，所述沙塵暴檢測網絡的訓練方法包括：

以若干張原始圖像為數據集；

人工對數據集進行標注，標注出每張原始圖像中是否存在沙塵暴，生成標注數據；

使用均方誤差損失函數進行網絡的訓練。

3.如權利要求1所述的方法，其特征還在于，所述沙塵暴定向網絡的訓練方法包括：

以若干張存在沙塵暴的原始圖像為數據集；

人工對數據集進行標注，標注出每張原始圖像中沙塵暴的包圍框，生成標注數據；

使用均方誤差損失函數進行網絡的訓練。

4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述檢測沙塵暴水平移動方向角α，檢測水平風向角度β、水平風向偏航角θ的方法為：

以鉛直向下的角度俯視相機及其周圍沙漠，將相機在地面平面上的投影點記為b，在地面平面上b的正東方向任意選一點x，以b為極點，以從b出發且經過x的射線為極軸建立地面平面極坐標系；

a₁和a₂為時間上相鄰的兩幀沙塵暴定向圖像中心點在地面平面上的投影點，a₂對應沙塵暴圖像的拍攝時間在a₁對應沙塵暴圖像的拍攝時間之后，設a₁到b點和a₂到b點的距離相等；

將a₂對應的沙塵暴移動方向向量分解為兩個單位向量和之和，向量在過a₂和b的直線l₁上，為由a₁指向a₂方向的單位向量；

比較a₂對應的沙塵暴包圍框面積s₂和a₁對應的沙塵暴包圍框面積s₁，若s₂＞s₁，則判定方向為由a₂指向b；若s₂＜s₁，則判定方向為由b指向a₂，若s₂＝s₁，則判定不存在

將和相加得到即可得到在拍攝a₂對應沙塵暴定位圖像時刻沙塵暴的移動方向，沙塵暴水平移動方向角α為向量與向量的夾角；

做與水平風向同向的單位向量與向量的夾角為水平風向角度β，以b為起點做和同向的單位向量在上選除了b以外的任意一點j，j的極坐標角度值即為水平風向偏航角θ的值。