[發明專利]一種光伏電池熱斑的圖像識別方法

有效

• 申請號: 202011370219.2
• 申請日: 2020-11-30
• 公開（公告）號: CN113155288B
• 公開（公告）日: 2022-09-06
• 發明（設計）人: 王春鵬;夏之秋;彭繼慎;殷孝雎;王志喜;趙婷婷
• 申請（專利權）人: 齊魯工業大學
• 主分類號: G01J5/48
• 分類號: G01J5/48
• 代理公司: 沈陽銘揚聯創知識產權代理事務所(普通合伙) 21241
• 代理人: 屈芳

1.一種光伏電池熱斑的圖像識別方法，其特征在于，該方法包括：

步驟1：在電站運行正常時，獲取光伏電池溫度的原始圖像，將其作為原始樣本圖像；

步驟2：拍攝當前溫度下的待檢測圖像，根據溫度測量儀測出光伏電池的表面溫度值；

步驟3：對原始樣本圖像進行插值，得出當前溫度下的樣本圖像；

步驟4：將待檢測圖像進行四叉樹分割成四等分；

步驟5：采用亞像素梯度匹配算法，將光伏電池溫度的待檢測圖像與步驟3當前溫度下的樣本圖像進行匹配，找出最小的匹配值；具體包括：先進行整像素圖像匹配，求出的整像素匹配區域，得出整像素匹配區域中心點的位移；計算亞像素點值，根據計算的亞像素點值，在整像素匹配區域中心點的位移上，得到亞像素圖像匹配后中心點的位移，進行亞像素圖像匹配得到亞像素點匹配的最小匹配值C_k(p)的值；

步驟6：采用均差閾值判別方法，計算出各個圖像像素對應的最小匹配值C_k(p)的均值以及均差值，當計算結果大于指定的閾值時，則認為光伏電池出現熱斑，同時計算出熱斑的面積；

四叉樹分割包括：將待檢測圖像分割成四等分，第一象限G₁，第二象限G₂，第三象限G₃，第四象限G₄，判斷滿足“滿”、“空”、“部分”三種情況的哪一種；“滿”表示待檢測圖像全部出現熱班；“空”表示待檢測圖像正常；“部分”表示待檢測圖像有的地方有熱班，而有的地方無熱斑；對于“滿”和“空”的情況不需要再進行圖像匹配；對“部分”的待檢測圖像，繼續分割成四等分，進行圖像匹配，直到待檢測圖像完全為“滿”和“空”為止；

所述整像素圖像匹配包括：

每部分Gi分別在樣本圖像中尋找最佳匹配塊，假設對于i＝1,2,3,4，設k是1到K之間的整數，第k個樣本圖像中每一個像素點的像素值為f_k(x,y)，帶上劃線為均值，中心點為P_k(X_k,Y_k)；待檢測圖像每一個像素點的像素值為g_k(x,y)，帶上劃線為均值，中心點為P_1k(X_1k,Y_1k)；待檢測圖像像素點矩陣行和列的個數為M和N，則得出最小匹配值：

當求得的C_k(p)值最小時，匹配到的結果圖上子區的相似度最高，為求出的整像素匹配區域，得出中心點的位移為：

(u_k,v_k)＝(X_k-X_1k,Y_k-Y_1k) (2)；

步驟5所述計算亞像素點值包括：

設包圍亞像素點的周圍四個整像素點的值：當前溫度下的樣本圖像f₁，當前溫度下的樣本圖像f₂，當前溫度下的樣本圖像f₃，當前溫度下的樣本圖像f₄，待檢測圖像為g₁，待檢測圖像g₂，待檢測圖像g₃，待檢測圖像g₄，亞像素點的值：當前溫度下的樣本圖像為f_i，待檢測圖像為g_i，像素之間的間隔距離為R，亞像素點與邊界的距離為h₁和h₂，則得出亞像素點f_i的值為：

同理得出亞像素點g_i的值為：

步驟5進行亞像素圖像匹配得到亞像素點匹配的最小匹配值C_k(p)的值包括：

對于每個待匹配圖像，有如下公式：

得出：

從而計算出dx和dy的值，得出中心點的位移為：

(u_k,v_k)＝(X_k-X_1k-dx_k,Y_k-Y_1k-dy_k) (12)

帶入到公式(1)計算出亞像素點匹配的最小匹配值C_k(p)的值；

步驟6包括：判斷圖像是否出現熱斑：

將亞像素匹配點計算出的最小匹配值C_k(p)的值由小到大進行排序，將排序完以后的數值記為C_s(p)，s是1到K之間的整數，將10％*K取整以后的值記為L；

計算平均值：

計算差值：

Z_k＝|C_k(p)-C(p)| (14)

當Z_K大于指定的閾值時，則認為光伏電池熱斑；

步驟6計算出現熱斑的面積：

對于判斷出“滿”的圖像范圍，認為是出現熱斑的圖像，假設整個圖像的面積為S，i表示第i次分割，共需要分割c次完成，則得出第i次分割是“滿”的區域的面積為最后出現熱班圖像的面積S_z為：

其中j＝0,1,2,3,4；根據每次分割的“滿”的個數j取不同的值。