[發明專利]一種基于純視覺的保持風機葉片位于相機視野中間的方法

在審

• 申請號: 202210018786.4
• 申請日: 2022-01-09
• 公開（公告）號: CN114463648A
• 公開（公告）日: 2022-05-10
• 發明（設計）人: 李哲;鄭開元;湯鵬;周登科;史凱特;于傲;張亞平
• 申請（專利權）人: 中國長江三峽集團有限公司
• 主分類號: G06V20/17
• 分類號: G06V20/17;G06V20/40;G06V10/25;G06V10/26;G06V10/56;G06V10/44;G06Q50/06;G07C1/20
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務所 42103
• 代理人: 余山

一種基于純視覺的保持風機葉片位于相機視野中間的方法，它提供了一種在無人機上掛載電控云臺，通過云臺來控制高分辨率相機的拍攝角度從而用于跟蹤葉片，使之保持在相機視野中間的技術，其目的是為了解決現有的葉片圖像拍攝里不能始終保持風機葉片位于相機視野中間而導致的不利于準確拼接和有效識別葉片的問題。

技術領域

本發明屬于圖像處理技術領域，具體涉及一種利用無人機對新能源風機葉片進行巡檢，并通過掛載電控云臺和在云臺上安裝相機來對風機葉片進行缺陷識別或者圖像拼接的技術，尤其涉及一種基于純視覺的保持風機葉片位于相機視野中間的方法。

背景技術

風力發電機是一種電力設備，工作時將風能轉變為機械能，機械能帶動轉子旋轉，最終輸出交流電。風力發電機在長期運行過程中，葉片表面會產生各種損傷，例如葉片油污，裂紋，掉漆，雷擊等，傳統的風機運維任務常常需要工作人員爬上風力發電機進行人工檢測。

而現階段的新能源風機葉片運維任務常常使用無人機來代替人工進行自動化巡檢，無人機通過掛載電控云臺和在云臺上安裝相機來對風機葉片進行缺陷識別或者圖像拼接。由于葉片巨大，無人機需要在距離葉片十米左右的位置處沿著葉片中軸線方向進行移動和圖像拍攝。無人機在飛行時往往主要是為了控制無人機和葉片之間保持一個較為安全的距離，但卻無法保證葉片始終保持在相機視野中間。如果采集的葉片區域圖像偏離相機的視野中央，則會在后續的圖像識別和圖像拼接階段產生不利的影響，嚴重的甚至會導致某些拍攝的圖像不能滿足要求。

發明內容

本發明是針對采用無人機對新能源風機葉片進行缺陷識別、圖像拼接時存在的效果不理想，效率不高等技術問題而提出的一種基于純視覺的保持風機葉片位于相機視野中間的方法。

一種基于純視覺的保持風機葉片位于相機視野中間的方法，它包括以下步驟：

步驟1：使用相機對處于正前方的風機葉片拍攝，對視頻流中初始階段的初始目標幀圖像進行分割，提取圖像中葉片區域的中軸線并在中軸線上找到兩個特殊點P_a和P_b作為感興趣區域的定位點，同時根據葉片區域寬度大小預設一個寬度值width，而對于視頻流的后續圖像幀，將其由RGB色彩空間轉變到HSV色彩空間；

步驟2：對于步驟1設定的定位點位置信息和寬度信息，計算風機葉片區域內部的矩形感興趣區域，通過遍歷該矩形感興趣區域的HSV顏色空間各通道數值來設定要分割的HSV各通道閾值范圍；

步驟3：根據步驟2設定的閾值范圍，在當前圖像幀上找到屬于風機葉片區域的外輪廓；

步驟4：在最終的輪廓分割圖上計算葉片的左側邊緣線，右側邊緣線，并計算出葉片區域的中軸線和葉片區域的中心點，從而根據葉片區域的中心點和圖像中間點之間的偏移量來調整電控云臺的姿態，實現相機拍攝角度的調整。

在步驟2中，在設定要分割的HSV各通道閾值范圍時，采用以下步驟：

步驟2.1：連接P_a和P_b兩個特殊點計算其單位向量和對應的垂向量，再根據寬度值width分別計算出左上端點右上端點和左下端點右下端點的位置，由這四個位置點確定矩形范圍，該矩形范圍屬于圖像風機葉片區域內部；

步驟2.2：對由步驟2.1計算得到的矩形區域，對該區域上各個像素點的HSV通道數值進行遍歷，確定H通道的最小最大值low_H和max_H，S通道上的最小最大值low_S和max_S，V通道上的最小最大值low_V和max_V，這三對數值設置為該圖像幀上的HSV顏色空間分割閾值范圍。

在步驟3中，在找到屬于風機葉片區域的外輪廓時，采用以下步驟：