基于无人机三维倾斜摄影的光伏组件安装倾角检测方法与流程

本发明涉及光伏组件，具体涉及基于无人机三维倾斜摄影的光伏组件安装倾角检测方法。

背景技术：

1、随着光伏产业的快速发展，衍生出许多大规模的光伏电站，然而由于施工因素或现场地形的限制，光伏电站在建成后难免会出现光伏支架实际安装与设计指标之间出现偏差的情况，导致光伏组件安装倾角与设计值不符，造成发电量无法达到预期目标，这就需要在施工完成后进行验收工作。

2、传统人工验收方法应用于面积较大的光伏电站时会因光伏组件数量庞大而导致验收效率较低，当光伏电站建成于山地等地形较为复杂的区域时，会出现检测人员不便到达待测区域的情况，使得光伏组件安装倾角的检测工作执行起来非常困难。

技术实现思路

1、(一)解决的技术问题

2、针对现有技术所存在的上述缺点，本发明提供了基于无人机三维倾斜摄影的光伏组件安装倾角检测方法，能够有效克服现有技术所存在的对光伏电站中光伏组件安装倾角的检测效率较低、检测不够准确的缺陷。

3、(二)技术方案

4、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

5、基于无人机三维倾斜摄影的光伏组件安装倾角检测方法，包括以下步骤：

6、s1、根据光伏电站布局确定待测区域，并在待测区域内设置参照物；

7、s2、利用无人机采集待测区域的多视角影像数据，并同步记录机载pos数据；

8、s3、将待测区域的多视角影像数据输入三维重建模型，构建出待测区域的三维点云模型；

9、s4、在待测区域的三维点云模型中确定参照物，基于参照物计算光伏组件的安装倾角，完成光伏组件安装倾角检测。

10、优选地，s1中根据光伏电站布局确定待测区域，并在待测区域内设置参照物，包括：

11、根据光伏电站布局确定待测区域，在待测区域内水平放置与光伏组件侧边所在竖直面平行的参照物；

12、其中，参照物为黑白方格相间的标准板，光伏组件侧边为与地面之间存在夹角的边。

13、优选地，s2中利用无人机采集待测区域的多视角影像数据，并同步记录机载pos数据，包括：

14、根据待测区域内设置的参照物进行航线规划，设置无人机的飞行高度和飞行速度；

15、控制无人机按照规划的航线、飞行高度和飞行速度进行测绘飞行，采集待测区域的多视角影像数据，并同步记录机载pos数据。

16、优选地，s3中将待测区域的多视角影像数据输入三维重建模型，构建出待测区域的三维点云模型，包括：

17、利用实景影像建模数据对三维重建模型进行模型训练，得到训练好的三维重建模型；

18、对采集的待测区域的多视角影像数据进行去噪处理，结合机载pos数据获取高质量的具有位置信息的多视角影像建模数据；

19、将多视角影像建模数据输入训练好的三维重建模型，构建出待测区域的三维点云模型；

20、对三维点云模型进行模型修正、纹理映射，获得待测区域的实景三维模型。

21、优选地，所述利用实景影像建模数据对三维重建模型进行模型训练，得到训练好的三维重建模型，包括：

22、获取实景影像建模数据，将实景影像建模数据输入r-mvsnet深度学习网络，经过视角选择之后，利用一个8层的二维卷积神经网络对实景影像建模数据进行特征提取，输出特征图；

23、采用平面扫描算法构造实景影像建模数据的匹配代价体，将匹配代价体与对应的深度图真值输入r-mvsnet深度学习网络，通过深度神经网络学习得到r-mvsnet深度学习网络的深度估计。

24、优选地，所述对采集的待测区域的多视角影像数据进行去噪处理，包括：

25、采用bm3d算法得到最终估计结果，采用自适应邻域均值的权值中值滤波对最终估计结果进行残余噪声滤除。

26、优选地，所述采用bm3d算法得到最终估计结果，包括：

27、基于搜索窗的图像块和参考块得到三维数组，使用coief3小波基替换bior1.5小波基对三维数组的二维块进行小波变换，在三维数组的第三个维度使用db20小波基替换harr小波基进行小波变换，对三维数组进行三维变换得到基础估计图像；

28、对基础估计图像进行块匹配，得到新三维数组，对三维数组和新三维数组进行重组，采用维纳滤波对重组三维数组的变化域进行系数缩放，得到最终估计结果。

29、优选地，所述将多视角影像建模数据输入训练好的三维重建模型，构建出待测区域的三维点云模型，包括：

30、将多视角影像建模数据输入训练好的r-mvsnet深度学习网络，得到影像深度图；

31、采用深度图融合算法对不同位置的影像深度图进行融合，构建出待测区域的三维点云模型。

32、优选地，s4中在待测区域的三维点云模型中确定参照物，基于参照物计算光伏组件的安装倾角，完成光伏组件安装倾角检测，包括：

33、在待测区域的实景三维模型中确定参照物，基于参照物计算光伏组件在水平面内的实际投影长度，结合光伏组件的实际尺寸计算光伏组件的安装倾角，完成光伏组件安装倾角检测。

34、优选地，所述基于参照物计算光伏组件在水平面内的实际投影长度，结合光伏组件的实际尺寸计算光伏组件的安装倾角，包括：

35、基于参照物采用下式计算光伏组件在水平面内的实际投影长度d：

36、

37、其中，x为实景三维模型中光伏组件在水平面内的投影长度，l为参照物的实际长度，y为实景三维模型中参照物的长度；

38、结合光伏组件的实际尺寸采用下式计算光伏组件的安装倾角θ：

39、

40、其中，l’为光伏组件侧边的实际长度。

41、(三)有益效果

42、与现有技术相比，本发明所提供的基于无人机三维倾斜摄影的光伏组件安装倾角检测方法，利用无人机采集待测区域的多视角影像数据，并同步记录机载pos数据，将待测区域的多视角影像数据输入三维重建模型，构建出待测区域的三维点云模型，在待测区域的三维点云模型中确定参照物，基于参照物计算光伏组件的安装倾角，整个光伏组件安装倾角的检测过程均可由无人机及配套的上位机自动完成，能够有效提高光伏电站中光伏组件安装倾角的检测效率、检测准确度，为光伏组件安装倾角无人化检测的实现提供了技术支持，确保了光伏电站的发电效率和发电总量。

技术特征：

1.基于无人机三维倾斜摄影的光伏组件安装倾角检测方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于无人机三维倾斜摄影的光伏组件安装倾角检测方法，其特征在于：s1中根据光伏电站布局确定待测区域，并在待测区域内设置参照物，包括：

3.根据权利要求2所述的基于无人机三维倾斜摄影的光伏组件安装倾角检测方法，其特征在于：s2中利用无人机采集待测区域的多视角影像数据，并同步记录机载pos数据，包括：

4.根据权利要求3所述的基于无人机三维倾斜摄影的光伏组件安装倾角检测方法，其特征在于：s3中将待测区域的多视角影像数据输入三维重建模型，构建出待测区域的三维点云模型，包括：

5.根据权利要求4所述的基于无人机三维倾斜摄影的光伏组件安装倾角检测方法，其特征在于：所述利用实景影像建模数据对三维重建模型进行模型训练，得到训练好的三维重建模型，包括：

6.根据权利要求4所述的基于无人机三维倾斜摄影的光伏组件安装倾角检测方法，其特征在于：所述对采集的待测区域的多视角影像数据进行去噪处理，包括：

7.根据权利要求6所述的基于无人机三维倾斜摄影的光伏组件安装倾角检测方法，其特征在于：所述采用bm3d算法得到最终估计结果，包括：

8.根据权利要求4所述的基于无人机三维倾斜摄影的光伏组件安装倾角检测方法，其特征在于：所述将多视角影像建模数据输入训练好的三维重建模型，构建出待测区域的三维点云模型，包括：

9.根据权利要求4所述的基于无人机三维倾斜摄影的光伏组件安装倾角检测方法，其特征在于：s4中在待测区域的三维点云模型中确定参照物，基于参照物计算光伏组件的安装倾角，完成光伏组件安装倾角检测，包括：

10.根据权利要求9所述的基于无人机三维倾斜摄影的光伏组件安装倾角检测方法，其特征在于：所述基于参照物计算光伏组件在水平面内的实际投影长度，结合光伏组件的实际尺寸计算光伏组件的安装倾角，包括：

技术总结本发明涉及光伏组件，具体涉及基于无人机三维倾斜摄影的光伏组件安装倾角检测方法，根据光伏电站布局确定待测区域，并在待测区域内设置参照物；利用无人机采集待测区域的多视角影像数据，并同步记录机载POS数据；将待测区域的多视角影像数据输入三维重建模型，构建出待测区域的三维点云模型；在待测区域的三维点云模型中确定参照物，基于参照物计算光伏组件的安装倾角，完成光伏组件安装倾角检测；本发明提供的技术方案能够有效克服现有技术所存在的对光伏电站中光伏组件安装倾角的检测效率较低、检测不够准确的缺陷。技术研发人员：魏江哲,梁清鹤,马建宝,戴恩哲,姚航海,刘炜受保护的技术使用者：国能宁东新能源有限公司技术研发日：技术公布日：2024/10/10