[發明專利]基于語義分割的紅外圖像光伏組件視覺識別方法

在審

• 申請號: 202110589024.5
• 申請日: 2021-05-27
• 公開（公告）號: CN113538453A
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發明（設計）人: 劉鋒;周倩男;吳楠;王海峰;褚上海
• 申請（專利權）人: 旻投電力發展有限公司
• 主分類號: G06T7/11
• 分類號: G06T7/11;G06T7/136;G06T5/00;G06T5/30;G06T5/40
• 代理公司: 江蘇長德知識產權代理有限公司 32478
• 代理人: 馮娟

本發明公開了基于語義分割的紅外圖像光伏組件視覺識別方法，屬于屬于圖像處理領域技術領域，包括：使用語義分割算法進行光伏組件串區域的準確快速分割；對光伏組件串區域進行圖像增強，提高間隙與光伏組件區域的對比度；使用最大熵閾值分割算法與Hough直線變換從光伏組件串圖片中提取出分離直線，分離光伏組件；使用連通區域提取算法提取圖片中的光伏組件區域；對光伏組件區域進行透視校正，消除拍攝角度影響；本發明基于語義分割的紅外圖像光伏組件視覺識別方法使用對航拍圖像進行語義分割，可在準確快速地得到光伏組件串中區域，并在提取光伏組件前進行圖像增強，使得光伏組件分離提取的準確率提高。

技術領域

本發明屬于圖像處理領域技術領域，具體涉及基于語義分割的紅外圖像光伏組件視覺識別方法。

背景技術

隨著光伏電站的大規模發展，光伏面板及其它設備的數量變得非常龐大。傳統的人工巡檢方式已無法滿足需求，需要投入更多的人力、物力進行巡檢。同時由于電站地形地勢的原因，巡檢工人無法到達一些隱蔽區域，從而形成巡檢盲區。且因人工巡檢周期較長，巡檢的頻率很低，導致很多電站故障無法及時被發現。因此大型集中式光伏電站的巡檢需要一套自動化的智能方案，滿足以上運維難點。

工業實踐中常用無人機巡檢技術觀察光伏電站故障。無人機根據導航系統沿著預定的路線對光伏電站進行巡檢，從空中拍攝光伏組件的圖像，經由圖像處理得到光伏組件的缺陷結果。紅外圖像包含光伏組件串區域和背景區域，其中光伏組件串區域又包含光伏組件區域和各光伏組件之間的間隙區域。根據航拍圖像分析光伏組件缺陷，首先應從航拍圖像中分割出各個光伏組件串和光伏組件區域。

發明內容

本發明的目的在于提供基于語義分割的紅外圖像光伏組件視覺識別方法，該方法利用語義分割算法，從航拍圖像中分割出光伏組件串區域，并利用圖像增強、圖像分割、連通域提取等手段在光伏組件串中提取出光伏組件區域，然后對光伏組件區域進行透視校正，得到用于缺陷檢測的光伏組件區域，可以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：基于語義分割的紅外圖像光伏組件視覺識別方法，包括：

使用語義分割算法進行光伏組件串區域的準確快速分割；

對光伏組件串區域進行圖像增強，提高間隙與光伏組件區域的對比度；

使用最大熵閾值分割算法與Hough直線變換從光伏組件串圖片中提取出分離直線，分離光伏組件；

使用連通區域提取算法提取圖片中的光伏組件區域；

對光伏組件區域進行透視校正，消除拍攝角度影響

進一步地，所述語義分割算法由特征提取和掩模預測兩部分組成；

其中，特征提取使用圖像卷積和空間金字塔結構提取圖像特征，掩模預測是對特征圖進行上采樣和像素分類得到目標分割掩模；

A.特征提取：

圖像卷積通過卷積核提取圖像特征,假設輸入圖像第h行w列像素為 x(h,w)，卷積核w_2n+1為邊長2n+1的方陣，卷積輸出y_c(h,w)：

式中卷積輸出y_c(h,w)通過線性修正函數獲取非線性功能，卷積輸出通過空間金字塔結構，使用不同間隔卷積核提取圖像不同感受野特征，將不同感受野特征融合得到圖像的多尺度信息；

B.掩膜預測：

首先使用雙線性插值將特征圖上采樣到原圖大小，然后使用大小為1*1 的卷積核融合圖像中每個像素的特征；使用Logistic函數將融合結果放縮[0,1] 范圍內，計算像素屬于不同類別的概率：