本發(fā)明屬于光伏發(fā)電，涉及一種光伏電站組件安裝位置識(shí)別計(jì)算方法與相關(guān)裝置。

背景技術(shù)：

1、在光伏發(fā)電站的日常運(yùn)維管理中，為了確保每一塊光伏組件都能以最優(yōu)狀態(tài)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)對(duì)已安裝組件的精準(zhǔn)定位識(shí)別、傾角偏差以及位置偏差的精確計(jì)算顯得尤為重要。這些任務(wù)不僅關(guān)乎到光伏電站的發(fā)電效率，還直接影響到整個(gè)系統(tǒng)的長(zhǎng)期穩(wěn)定性和維護(hù)成本。因此，業(yè)界廣泛采用了無(wú)人機(jī)巡檢技術(shù)作為這一領(lǐng)域的重要工具。

2、無(wú)人機(jī)巡檢技術(shù)憑借其高效、靈活、全面的特點(diǎn)，在光伏電站的運(yùn)維中發(fā)揮著不可替代的作用。通過(guò)搭載高清攝像頭和先進(jìn)的傳感器，無(wú)人機(jī)能夠飛行至難以人工到達(dá)的區(qū)域，從空中俯瞰整個(gè)光伏陣列，獲取詳盡的影像資料。然而，盡管無(wú)人機(jī)巡檢技術(shù)帶來(lái)了諸多便利，但在實(shí)際應(yīng)用中也面臨著一些挑戰(zhàn)。

3、其中一個(gè)主要問(wèn)題是無(wú)人機(jī)航拍的影像圖像往往過(guò)于龐大，且常常包含大量的無(wú)效白色背景。這些無(wú)效背景可能來(lái)源于天空的反射、地面的反光或是無(wú)人機(jī)鏡頭自身的特性，它們不僅增加了圖像處理的復(fù)雜性，還可能掩蓋了光伏組件的關(guān)鍵信息，使得后續(xù)的傾角偏差和位置偏差計(jì)算變得困難重重。具體來(lái)說(shuō)，無(wú)效白色背景會(huì)干擾圖像處理算法對(duì)光伏組件邊緣的準(zhǔn)確識(shí)別，導(dǎo)致在提取光伏組件特征時(shí)出現(xiàn)誤差。同時(shí)，過(guò)大的圖像尺寸也會(huì)增加計(jì)算量，降低處理速度，甚至可能超出系統(tǒng)的處理能力范圍。這些因素共同作用下，使得準(zhǔn)確計(jì)算傾角偏差和位置偏差變得尤為棘手。

4、綜上所述，亟待開(kāi)發(fā)一種光伏電站已安裝組件的傾角偏差和位置偏差的準(zhǔn)確計(jì)算方法，為光伏電站的運(yùn)維管理提供有力支持。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種光伏電站組件安裝位置識(shí)別計(jì)算方法與相關(guān)裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)中無(wú)人機(jī)航拍圖像過(guò)大，存在無(wú)效背景，難以準(zhǔn)確計(jì)算組件的技術(shù)問(wèn)題。

2、為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

3、第一方面，本發(fā)明提供一種光伏電站組件安裝位置識(shí)別計(jì)算方法，包括以下步驟：

4、獲取目標(biāo)區(qū)域的正射影像并進(jìn)行預(yù)處理，裁剪為若干個(gè)非純背景小塊圖像；

5、獲取若干個(gè)非純背景小塊圖像的像素位置坐標(biāo)，根據(jù)像素位置坐標(biāo)融合得到完整組件圖；

6、根據(jù)完整組件圖，在光伏電站的點(diǎn)云模型中分割出目標(biāo)區(qū)域的點(diǎn)云數(shù)據(jù)；

7、基于目標(biāo)區(qū)域的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，進(jìn)行組件平面擬合，得到目標(biāo)平面；

8、將目標(biāo)平面與設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行比對(duì)，計(jì)算組件的傾角偏差和位置偏差。

9、進(jìn)一步地，所述獲取目標(biāo)區(qū)域的正射影像并進(jìn)行預(yù)處理，裁剪為若干個(gè)非純背景小塊圖像的步驟，具體包括：

10、利用滑動(dòng)窗口的方式對(duì)目標(biāo)區(qū)域的正射影像進(jìn)行重疊裁剪，并標(biāo)記每一個(gè)裁剪下來(lái)的小塊圖像在原圖中的位置（i，j）；對(duì)裁剪后的小塊圖像進(jìn)行像素值統(tǒng)計(jì)分析，判斷該小塊圖像是否為純背景并進(jìn)行標(biāo)記，標(biāo)記完成后得到目標(biāo)區(qū)域的非純背景小塊圖像。

11、進(jìn)一步地，所述判斷該小塊圖像是否為純背景并進(jìn)行標(biāo)記的步驟，具體為：若小塊圖像中的無(wú)效像素點(diǎn)數(shù)占比大于98%，則判定該小塊圖像為純背景并進(jìn)行標(biāo)記；若小塊圖像中的無(wú)效像素點(diǎn)數(shù)占比小于等于98%，則判定該小塊圖像為非純背景并進(jìn)行標(biāo)記。

12、進(jìn)一步地，所述獲取若干個(gè)非純背景小塊圖像的像素位置坐標(biāo)，根據(jù)像素位置坐標(biāo)融合得到完整組件圖的步驟，具體包括：

13、檢測(cè)每個(gè)非純背景小塊圖像上的組件，得到組件在非純背景小塊圖像中的像素位置坐標(biāo)（x，y，w，h）；

14、將組件的像素坐標(biāo)還原得到目標(biāo)區(qū)域正射影像上組件的像素坐標(biāo)（x，y，w，h），具體計(jì)算公式為：

15、

16、其中，i為非純背景小塊圖像的橫坐標(biāo)；j為非純背景小塊圖像的縱坐標(biāo)；

17、根據(jù)像素位置坐標(biāo)（x，y，w，h），對(duì)所有的組件進(jìn)行融合得到完整組件圖。

18、進(jìn)一步地，所述點(diǎn)云模型為多個(gè)las格式的文件；

19、所述根據(jù)完整組件圖，在光伏電站的點(diǎn)云模型中分割出目標(biāo)區(qū)域的點(diǎn)云數(shù)據(jù)的步驟，具體包括：根據(jù)完整組件圖中一個(gè)組件的地理坐標(biāo)來(lái)篩選出該組件所在的若干個(gè)las文件；然后遍歷每一個(gè)篩選出的las文件并根據(jù)地理坐標(biāo)裁剪出組件區(qū)域內(nèi)的點(diǎn)，最后將裁剪出的所有點(diǎn)進(jìn)行拼接，得到當(dāng)前組件的點(diǎn)云數(shù)據(jù)。

20、進(jìn)一步地，所述基于目標(biāo)區(qū)域的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，進(jìn)行組件平面擬合，得到目標(biāo)平面的步驟，具體包括：基于點(diǎn)云分割得到的目標(biāo)區(qū)域組件的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，進(jìn)行點(diǎn)云平面擬合得到多個(gè)候選平面，根據(jù)候選平面上點(diǎn)的數(shù)量，選出點(diǎn)數(shù)最多的平面作為目標(biāo)平面。

21、進(jìn)一步地，所述將目標(biāo)平面與設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行比對(duì)，計(jì)算組件的傾角偏差和位置偏差的步驟，具體包括：

22、計(jì)算目標(biāo)平面的組件傾角，具體計(jì)算公式為：

23、

24、

25、其中，為組件平面與水平面之間的夾角；，為組件平面的法向量；n2?=，為水平面的法向量；

26、通過(guò)設(shè)計(jì)圖紙計(jì)算理論傾角，則傾角偏差等于目標(biāo)平面的組件傾角減去理論傾角；

27、根據(jù)目標(biāo)平面的組件位置坐標(biāo)和設(shè)計(jì)圖紙中的理論位置坐標(biāo)計(jì)算組件位置偏差，具體計(jì)算公式為：

28、

29、其中，為組件位置偏差；為目標(biāo)平面的組件位置橫坐標(biāo)和設(shè)計(jì)圖紙中理論位置橫坐標(biāo)的差值；為目標(biāo)平面的組件位置縱坐標(biāo)和設(shè)計(jì)圖紙中理論位置縱坐標(biāo)的差值。

30、第二方面，本發(fā)明提供一種光伏電站組件安裝位置識(shí)別計(jì)算系統(tǒng)，包括：

31、裁剪模塊，用于獲取目標(biāo)區(qū)域的正射影像并進(jìn)行預(yù)處理，裁剪為若干個(gè)非純背景小塊圖像；

32、融合模塊，用于獲取若干個(gè)非純背景小塊圖像的像素位置坐標(biāo)，根據(jù)像素位置坐標(biāo)融合得到完整組件圖；

33、分割模塊，用于根據(jù)完整組件圖，在光伏電站的點(diǎn)云模型中分割出目標(biāo)區(qū)域的點(diǎn)云數(shù)據(jù)；

34、擬合模塊，用于基于目標(biāo)區(qū)域的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，進(jìn)行組件平面擬合，得到目標(biāo)平面；

35、計(jì)算模塊，用于將目標(biāo)平面與設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行比對(duì)，計(jì)算組件的傾角偏差和位置偏差。

36、第三方面，本發(fā)明提供一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，包括存儲(chǔ)器、處理器以及存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器中并可在所述處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)如上述方法的步驟。

37、第四方面，本發(fā)明提供一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，所述計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如上述方法的步驟。

38、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

39、本發(fā)明公開(kāi)了一種光伏電站組件安裝位置識(shí)別計(jì)算方法與相關(guān)裝置，通過(guò)將目標(biāo)區(qū)域的正射影像預(yù)處理并裁剪為小塊圖像，再融合成完整組件圖，這種方法有效降低了處理大尺度圖像時(shí)的計(jì)算復(fù)雜度，同時(shí)減少了背景干擾，從而提高了組件識(shí)別的精度和整體處理效率。然后根據(jù)完整組件圖，在光伏電站的點(diǎn)云模型中分割出目標(biāo)區(qū)域的點(diǎn)云數(shù)據(jù)；利用點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行組件平面擬合，能夠準(zhǔn)確反映光伏組件的實(shí)際安裝狀態(tài)，包括其位置和傾斜角度。與設(shè)計(jì)圖紙的比對(duì)分析，能夠精確計(jì)算出組件的傾角偏差和位置偏差，為后續(xù)的調(diào)整和維護(hù)提供了可靠的數(shù)據(jù)支持。