(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211250703.0 (22)申请日 2022.10.13 (71)申请人 国网山西省电力公司电力科 学研究 院 地址 030000 山西省太原市青年路6号 (72)发明人 闫俊　周策　郝丽花　张屹峰　 崔亚明　刘致诚　高春娟　王建　 (74)专利代理 机构 太原高欣科创专利代理事务 所(普通合伙) 14109 专利代理师 崔浩　王昆鹏 (51)Int.Cl. G06T 7/00(2017.01) G06T 7/11(2017.01) G06T 7/62(2017.01) G06T 7/90(2017.01)G06V 10/762(2022.01) G06V 10/764(2022.01) G06V 10/77(2022.01) G06V 10/774(2022.01) (54)发明名称 一种基于图像识别的光伏组件覆冰面积检 测方法 (57)摘要 本发明一种基于图像识别的光伏组件覆冰 面积检测方法， 属于光伏组件覆冰面积检测技术 领域； 所要解决的技术问题为： 针对光伏组件覆 冰情况监测成本高， 维护繁琐， 且采用人工监测 工作强度高、 识别率低、 误报率高的问题， 提供一 种基于图像识别的光伏组件覆冰面积检测方法； 解决该技术问题采用的技术方案为： 通过控制光 伏电站巡检无人机采集、 分割得到光伏组件图 片； 收集光伏组件覆冰图片与非覆冰图片构建训 练集， 通过支持向量机对训练集进行训练， 并用 训练得到的模 型对光伏组件图片进行分类， 判断 各光伏组件图片是否为光伏组件覆冰图片； 计算 光伏组件图片主成分矩阵； 构建覆冰区域及非覆 冰区域种子点； 本发明应用于光伏组件覆冰面积 检测。 权利要求书2页 说明书4页 附图1页 CN 115330787 A 2022.11.11 CN 115330787 A 1.一种基于图像识别的光伏组件覆冰面积检测方法， 其特 征在于： 包括如下检测步骤： 步骤一： 通过控制光伏电站巡检无 人机采集、 分割得到光伏组件图片； 步骤二： 收集光伏组件覆冰图片与非覆冰图片构建训练集， 通过支持向量机对训练集 进行训练， 并用训练得到的模型对步骤一采集到的光伏组件图片进行分类， 判断各光伏组 件图片是否为 光伏组件覆冰图片， 若不是， 则输出覆冰面积为0， 若是， 则进行后续 步骤； 步骤三： 计算 光伏组件图片主成分矩阵； 步骤四： 构建覆冰区域及非覆冰区域种子点； 步骤五： 构建光伏组件图片覆冰概 率矩阵； 步骤六： 采用扩展随机行 走算法对覆冰概 率矩阵Q进行优化处 理， 得到覆冰分割结果； 步骤七： 分别统计分割结果图像中被标记为覆冰区域所包含的像素点数 ， 统计分割 结果图像中光伏组件像素点数 ， 并测量光伏组件实际面积 ； 然后计算 光伏组件覆冰面积， 计算公式为： ； 其中T即为光伏组件覆冰面积。 2.根据权利要求1所述的一种基于图像识别的光伏组件覆冰面积检测方法， 其特征在 于： 所述步骤三计算 光伏组件图片主成分矩阵的具体步骤为： 将所述采集到的光伏组件图片由RGB模型下的图片转换为HSI模型下的图片， 得到光伏 组件图片中红色R、 绿色G、 蓝色B的分量， 以及光伏组件图片中饱和度H、 色度S、 亮度I的分 量， 采用如下公式计算 光伏组件图片中的亮度信息特 征图F： ； 然后采用如下公式计算 光伏组件图片主成分矩阵 P： ； 式中： 表示对计算得到的矩阵 R,G,B,H,S,I,F 所构建 的数据空间进行主成分 分析计算， 并输出计算结果中的第一主成分矩阵P。 3.根据权利要求2所述的一种基于图像识别的光伏组件覆冰面积检测方法， 其特征在 于： 所述步骤四构建覆冰区域及非覆冰区域种子点的具体步骤为： 步骤4.1： 对 亮度信息特 征图F进行超像素分割， 得到超像素块 集； 步骤4.2： 将超像素块 集中像素点较少的超像素块去除； 步骤4.3： 利用k ‑means聚类算法、 比较亮度信息将超像素块集初步分为覆冰区域与非 覆冰区域； 步骤4.4： 对覆冰区域及非覆冰区域分别进行整体形态学腐蚀变换， 所得结果即为覆冰 区域与非覆冰区域种子点。 4.根据权利要求3所述的一种基于图像识别的光伏组件覆冰面积检测方法， 其特征在 于： 所述步骤五构建光伏组件图片覆冰概 率矩阵的具体步骤为： 将种子点作为光伏组件图片覆冰区域与非覆冰区域训练像素， 将光伏 组件图片所有像 素点作为测试像素， 构建特征矩阵{ R,G,B,H,S,I,F }作为对应像素点的特征向量， 进而构建 训练集与测试集； 然后将训练集与测试集通过支持向量机进行二值分类， 支持向量机 内部计算的每个像权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115330787 A 2素点属于覆冰区域的概 率所组成的矩阵即为覆冰概 率矩阵Q。 5.根据权利要求4所述的一种基于图像识别的光伏组件覆冰面积检测方法， 其特征在 于： 所述步骤六对覆冰概 率矩阵Q进行优化处 理的具体步骤为： 将主成分矩阵 P和覆冰概率矩阵 Q作为扩展随机行走算法输入， 通过如下扩展随机行走 能量公式计算得到覆冰区域分割结果 Y： ； 式中：a为可调参数； 并通过如下公式计算得到覆冰分割结果： ； ； 式中： 是覆冰概率矩阵 Q中各像素属于覆冰区域的概率构成的对角矩阵， L为拉普拉 斯矩阵。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115330787 A 3