CN116862767A - 一种线扫光伏组件图片的弹性矫正与拼接方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种线扫光伏组件图片的弹性矫正与拼接方法和系统，方法包括：步骤S1：获取待拼接光伏组件图像；步骤S2：对所述待拼接光伏组件图像进行预定位，得到光伏组件的边界位置信息，并确定边界角点；步骤S3：基于确定的边界角点，对待拼接光伏组件图像进行预矫正；步骤S4：根据光伏组件的版型信息，定位光伏组件图像的所有关键点信息；步骤S5：根据所有关键点信息生成目标待矫正控制点信息；步骤S6：根据所述关键点信息和目标矫正控制点信息生成用于图像矫正的映射矩阵；步骤S7：根据所述映射矩阵对光伏组件图像进行映射矫正，并对矫正后的光伏组件图像进行拼接。本发明能够有效对光伏组件图像的矫正与拼接。
Description
技术领域
本发明涉及光伏组件图像拼接技术领域，尤其是指一种线扫光伏组件图片的弹性矫正与拼接方法和系统。
背景技术
随着计算机技术以及光伏行业近年来的迅猛发展，利用视觉的方法对光伏组件进行出厂前缺陷检测，以判断组件的价格以及是否需要返工。由于组件通常比较大，单个相机无法将组件拍全，需要多台相机同时拍摄，并将多个相机拍摄的图像拼接成一个完整的组件。目前，针对光伏组件的图像拼接技术中，很难消除图像畸变、拼接质量较差、拼接不稳定以及拼接速度慢的问题。
在相关技术中，主要是通过面阵相机对待拼接光伏组件图像进行多相机或多次拍照，得到多张待拼接图像；利用相机的畸变参数对拍摄的图像进行畸变矫正，并进行预处理，得到包含待拼接光伏组件边框信息的二值图像；对二值图像进行直线检测，并将检测到的直线在待拼接光伏组件图像中标出；求解各直线交点，获取图像矫正关键点和图像拼接关键点；对原光伏组件图像进行投影变换，获得标准尺寸的光伏组件图像。进行基于控制点的图像配准，建立相应的图像拼接变换模型；依次对标准尺寸的光伏组件图像进行图像拼接，得到理想的拼接图像的方式，来实现图像的拼接。然而，在实际应用过程中发现，上述方式中直接对二值化图像进行直线检测，在光伏组件图像中的直线很多的情况下，可能会存在检测到错误的边界，进而使得图像矫正错误，造成最终的拼接图像存在拼接精度低的问题；其次，需要对各相机进行标定，操作较为复杂，且标定结果直接影响到最后的拼接效果；最后，对于尺寸比较大的光伏组件，需要多组相机同时拍摄多次，从而导致拼接速度慢，成像质量一致性差的问题。
发明内容
为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中图像矫正与拼接效果差、精度低的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种线扫光伏组件图片的弹性矫正与拼接方法，包括：
步骤S1：获取待拼接光伏组件图像；
步骤S2：对所述待拼接光伏组件图像进行预定位，得到光伏组件的边界位置信息，并确定边界角点；
步骤S3：基于确定的边界角点，对待拼接光伏组件图像进行预矫正；
步骤S4：根据光伏组件的版型信息，定位光伏组件图像的所有关键点信息；
步骤S5：根据所有关键点信息生成目标待矫正控制点信息；
步骤S6：根据所述关键点信息和目标矫正控制点信息生成用于图像矫正的映射矩阵；
步骤S7：根据所述映射矩阵对光伏组件图像进行映射矫正，并对矫正后的光伏组件图像进行拼接。
在本发明的一个实施例中，所述步骤S1中的光伏组件图像由线扫相机拍摄得到。
在本发明的一个实施例中，所述步骤S3中基于确定的边界角点，对待拼接光伏组件图像进行预矫正，方法包括：
通过透视变换对待拼接光伏组件图像进行预矫正，公式为：
其中，为透视变换矩阵，(x,y,1)为原始图像的像素坐标，(X,Y,Z)是透视变换后的点位；
再将三维的(X,Y,Z)转换到二维，公式为：x'＝X/Z,y'＝Y/Z，其中，x',y'是变换之后的图像像素坐标。
在本发明的一个实施例中，所述步骤S4中光伏组件图像的所有关键点信息包括：将光伏组件图像非拼接侧和拼接侧中电池片的角点、以及电池片与电池片的邻接点作为关键点信息。
在本发明的一个实施例中，所述步骤S5中根据所有关键点信息生成目标待矫正控制点信息，方法包括：根据所有关键点信息生成光伏组件图像中单个电池片的大小信息，并将电池片的大小信息作为目标待矫正控制点信息。
在本发明的一个实施例中，所述步骤S6中根据所述关键点信息和目标矫正控制点信息生成用于图像矫正的映射矩阵，公式为：
dst1(x,y)＝src(map_x(x,y),map_y(x,y))
其中，dst1为矫正后的图像，src为矫正前的图像，map_x和map_y为由关键点信息生成的x方向和y方向的映射矩阵，为根据关键点信息和目标矫正控制点信息生成x方向矫正系数，/>为根据关键点信息和目标矫正控制点信息生成y方向矫正系数。
在本发明的一个实施例中，所述步骤S7中在对矫正后的光伏组件图像进行拼接时，还包括对光伏组件图像的拼合处进行融合，公式为：
其中，src1为待拼接的第一光伏组件图像，src2为待拼接的第二光伏组件图像，w为src1和src2融合宽度，dst2为融合后的图像，为待拼接的第一光伏组件图像的融合权重，/>为待拼接的第二光伏组件图像的融合权重。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种线扫光伏组件图片的弹性矫正与拼接系统，包括：
获取模块：用于获取待拼接光伏组件图像；
预定位模块：用于对所述待拼接光伏组件图像进行预定位，得到光伏组件的边界位置信息，并确定边界角点；
预矫正模块：用于基于确定的边界角点，对待拼接光伏组件图像进行预矫正；
定位模块：用于根据光伏组件的版型信息，定位光伏组件图像的所有关键点信息；
生成模块：用于根据所有关键点信息生成目标待矫正控制点信息；
矩阵构建模块：用于根据所述关键点信息和目标矫正控制点信息生成用于图像矫正的映射矩阵；
拼接模块：用于根据所述映射矩阵对光伏组件图像进行映射矫正，并对矫正后的光伏组件图像进行拼接。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述线扫光伏组件图片的弹性矫正与拼接方法的步骤。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现如上述线扫光伏组件图片的弹性矫正与拼接方法的步骤。
本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
本发明通过对光伏组件图像进行预定位、预矫正等操作，能够在后续图像拼接中有效去除图像畸变带来的影响，保证图像高质量拼接；
本发明还对拼接后的光伏组件图像进行融合平滑处理，保证直线拼接处的细腻衔接，有效提高了图像拼接质量；
本发明采用线扫相机替代面阵相机，将拍照次数减少到2次，提高了拼接的速度，有利于提高工厂的产能，降低了工厂的改造成本；
本发明拼接效果较好且拼接稳定性高，实用性较强，对工业现场流水线改动小、成本低，有利于工厂的降本增效，适于大规模推广。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明的方法流程图；
图2是线扫相机利用普通拼接方法对光伏组件图像进行拼接的结果图；
图3是本发明实施例中对光伏组件图像进行弹性拼接的结果图；
图4是本发明实施例中光伏组件的版型信息示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
实施例一
参照图1所示，本发明涉及一种线扫光伏组件图片的弹性矫正与拼接方法，包括：
步骤S1：获取待拼接光伏组件图像(即光伏组件图片)；
步骤S2：对所述待拼接光伏组件图像进行预定位，得到光伏组件的边界位置信息，并确定边界角点；
步骤S3：基于确定的边界角点，对待拼接光伏组件图像进行预矫正；
步骤S4：根据光伏组件的版型信息，定位光伏组件图像的所有关键点信息；
步骤S5：根据所有关键点信息生成目标待矫正控制点信息；
步骤S6：根据所述关键点信息和目标矫正控制点信息生成用于图像矫正的映射矩阵；
步骤S7：根据所述映射矩阵对光伏组件图像进行映射矫正，并对矫正后的光伏组件图像进行拼接。
以下对本实施例进行详细介绍：
进一步地，步骤S1中的光伏组件图像由线扫相机(即线阵相机)拍摄得到，线扫描成像使用单行传感器像素(有效值为一维)来构建二维图像，线扫相机通常比面阵像机以更低的成本提供更高的分辨率，而不会出现图像拖尾或帧重叠的冗余处理的情况。线扫相机的特点优势就在于结构简单、成本低、灵活度高、动态范围广，适用于工业检测领域当中，由于线扫相机的传感器仅仅是通过一行感光元素组成的，所以能够进行高频率扫描。
进一步地，本发明采用线扫相机替代面阵相机，可以将拍照次数减少到2次，原因在于：第一、现有光伏组件尺寸通常比较大，单个面阵相机无法拍全；第二、光伏组件成像质量要求高，对镜头和相机要求严格，通常单个相机无法满足像素要求。
进一步地，步骤S2中对所述待拼接光伏组件图像进行预定位，得到光伏组件的边界位置信息，并确定边界角点。本实施例确定光伏组件图像边界点的目的在于确定光伏组件图像的大致拼接位置。
以图4为例，图4中包括左右两幅待拼接的光伏组件图像，每幅光伏组件图像的4个顶点即为边界角点，简而言之，左右两幅待拼接的光伏组件图像均包括4个边界角点。
进一步地，步骤S3中基于确定的边界角点，对待拼接光伏组件图像进行预矫正，方法包括：通过透视变换将待拼接光伏组件图像中的每个电池片对应的线段进行预矫正(二维转换到三维，再到二维的过程)，公式为：
其中，为透视变换矩阵，(x,y,1)为原始图像的像素坐标，(X,Y,Z)是变换后的点位，再将三维的(X,Y,Z)转换到二维，公式为：x'＝X/Z,y'＝Y/Z，其中，x',y'是变换之后的图像像素坐标。
本实施例中透视变换的目的在于将每个电池片可能存在的斜边变直，防止后期拼接出现畸变。
进一步地，步骤S4中光伏组件图像的所有关键点信息包括：光伏组件图像非拼接侧中电池片的角点、以及电池片与电池片的邻接点作为关键点信息。
以图4为例，图4中包括左右两幅待拼接的光伏组件图像，本实施例中光伏组件的版型信息具体为：每幅光伏组件图像包括多列电池片(每一列由22个电池片组成)，因此，图4中光伏组件图像(以左图为例)的左边(即非拼接侧)有23个关键点信息(包括2个电池片角点、21个电池片与电池片的邻接点)，图4中光伏组件图像(以左图为例)的右边(即拼接侧)也有23个关键点信息，共计46个关键点信息。同样地，图4中光伏组件图像中的右图也共计46个关键点信息。在其他实施例中，光伏组件的版型信息各有不同。
进一步地，步骤S5中根据所有关键点信息生成目标待矫正控制点信息，方法包括：根据所有关键点信息生成光伏组件图像中单个电池片的大小信息，并将电池片的大小信息作为目标待矫正控制点信息。
进一步地，步骤S6中根据所述关键点信息和目标矫正控制点信息生成用于图像矫正的映射矩阵，公式为：
dst1(x,y)＝src(map_x(x,y),map_y(x,y))
其中，dst1为矫正后的图像，src为矫正前的图像，map_x和map_y为由关键点信息生成的x方向和y方向的映射矩阵，为根据关键点信息和目标矫正控制点信息生成x方向矫正系数，/>为根据关键点信息和目标矫正控制点信息生成y方向矫正系数。
需要说明的是，以图4为例，左右两幅光伏组件图像均包括46个关键点信息，左右两幅光伏组件图像均可生成映射矩阵(即map_x和map_y)，通过映射矩阵对图4中的左/右两幅光伏组件图像进行调整，目的在于解决电池片在拍摄过程中存在压缩、拉伸的问题。
众所周知，光伏组件图像通常存在很多直线(电池片的边界)，传统方法经常存在检测到错误边界的情况，进而使得图像矫正错误，造成最终的拼接图像存在拼接精度低的问题。但本实施例通过对光伏组件图像进行预定位、预矫正等操作，能够在后续图像拼接中有效去除图像畸变带来的影响，保证图像高质量拼接。
进一步地，步骤S7中在对矫正后的光伏组件图像进行拼接时，还包括对光伏组件图像的拼合处进行融合(即平滑处理)，能够使得拼接处更为细腻，公式为：
其中，src1为待拼接的第一光伏组件图像，src2为待拼接的第二光伏组件图像，w为src1和src2融合宽度，dst2为融合后的图像，为待拼接的第一光伏组件图像的融合权重，/>为待拼接的第二光伏组件图像的融合权重。
请参阅图2和图3，图2和图3中均包括两幅待拼接的光伏组件图像，图2是线扫相机利用普通拼接方法对光伏组件图像进行拼接的结果，图3是本发明的弹性矫正拼接结果。不难发现图2虽然拼接过程中上下对齐，但是中间存在无法对齐的问题(原因在于流水线上光伏组件运动速度波动)。不难发现图3无论是光伏组件图像的上下还是中间都是对齐的，即拼接稳定性高，由此可见，本发明在光伏组件图像拼接上具有较好的效果，适于大规模推广。
实施例二
本实施例提供一种线扫光伏组件图片的弹性矫正与拼接系统，包括：
获取模块：用于获取待拼接光伏组件图像；
预定位模块：用于对所述待拼接光伏组件图像进行预定位，得到光伏组件的边界位置信息，并确定边界角点；
预矫正模块：用于基于确定的边界角点，对待拼接光伏组件图像进行预矫正；
定位模块：用于根据光伏组件的版型信息，定位光伏组件图像的所有关键点信息；
生成模块：用于根据所有关键点信息生成目标待矫正控制点信息；
矩阵构建模块：用于根据所述关键点信息和目标矫正控制点信息生成用于图像矫正的映射矩阵；
拼接模块：用于根据所述映射矩阵对光伏组件图像进行映射矫正，并对矫正后的光伏组件图像进行拼接。
实施例三
本实施例提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现实施例一所述线扫光伏组件图片的弹性矫正与拼接方法的步骤。
实施例四
本实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现实施例一所述线扫光伏组件图片的弹性矫正与拼接方法的步骤。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。本申请实施例中的方案可以采用各种计算机语言实现，例如，面向对象的程序设计语言Java和直译式脚本语言JavaScript等。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种线扫光伏组件图片的弹性矫正与拼接方法，其特征在于：包括：
步骤S1：获取待拼接光伏组件图像；
步骤S2：对所述待拼接光伏组件图像进行预定位，得到光伏组件的边界位置信息，并确定边界角点；
步骤S3：基于确定的边界角点，对待拼接光伏组件图像进行预矫正；
步骤S4：根据光伏组件的版型信息，定位光伏组件图像的所有关键点信息；
步骤S5：根据所有关键点信息生成目标待矫正控制点信息；
步骤S6：根据所述关键点信息和目标矫正控制点信息生成用于图像矫正的映射矩阵；
步骤S7：根据所述映射矩阵对光伏组件图像进行映射矫正，并对矫正后的光伏组件图像进行拼接。
2.根据权利要求1所述的线扫光伏组件图片的弹性矫正与拼接方法，其特征在于：所述步骤S1中的光伏组件图像由线扫相机拍摄得到。
3.根据权利要求1所述的线扫光伏组件图片的弹性矫正与拼接方法，其特征在于：所述步骤S3中基于确定的边界角点，对待拼接光伏组件图像进行预矫正，方法包括：
通过透视变换对待拼接光伏组件图像进行预矫正，公式为：
其中，为透视变换矩阵，(x,y,1)为原始图像的像素坐标，(X,Y,Z)是透视变换后的点位；
再将三维的(X,Y,Z)转换到二维，公式为：x'＝XZ,y'＝YZ，其中，x',y'是变换之后的图像像素坐标。
4.根据权利要求1所述的线扫光伏组件图片的弹性矫正与拼接方法，其特征在于：所述步骤S4中光伏组件图像的所有关键点信息包括：将光伏组件图像非拼接侧和拼接侧中电池片的角点、以及电池片与电池片的邻接点作为关键点信息。
5.根据权利要求1所述的线扫光伏组件图片的弹性矫正与拼接方法，其特征在于：所述步骤S5中根据所有关键点信息生成目标待矫正控制点信息，方法包括：根据所有关键点信息生成光伏组件图像中单个电池片的大小信息，并将电池片的大小信息作为目标待矫正控制点信息。
6.根据权利要求1所述的线扫光伏组件图片的弹性矫正与拼接方法，其特征在于：所述步骤S6中根据所述关键点信息和目标矫正控制点信息生成用于图像矫正的映射矩阵，公式为：
dst1(x,y)＝src(map_x(x,y),map_y(x,y))
其中，dst1为矫正后的图像，src为矫正前的图像，map_x和map_y为由关键点信息生成的x方向和y方向的映射矩阵，为根据关键点信息和目标矫正控制点信息生成x方向矫正系数，/>为根据关键点信息和目标矫正控制点信息生成y方向矫正系数。
7.根据权利要求1所述的线扫光伏组件图片的弹性矫正与拼接方法，其特征在于：所述步骤S7中在对矫正后的光伏组件图像进行拼接时，还包括对光伏组件图像的拼合处进行融合，公式为：
其中，src1为待拼接的第一光伏组件图像，src2为待拼接的第二光伏组件图像，w为src1和src2融合宽度，dst2为融合后的图像，为待拼接的第一光伏组件图像的融合权重，/>为待拼接的第二光伏组件图像的融合权重。
8.一种线扫光伏组件图片的弹性矫正与拼接系统，其特征在于：包括：
获取模块：用于获取待拼接光伏组件图像；
预定位模块：用于对所述待拼接光伏组件图像进行预定位，得到光伏组件的边界位置信息，并确定边界角点；
预矫正模块：用于基于确定的边界角点，对待拼接光伏组件图像进行预矫正；
定位模块：用于根据光伏组件的版型信息，定位光伏组件图像的所有关键点信息；
生成模块：用于根据所有关键点信息生成目标待矫正控制点信息；
矩阵构建模块：用于根据所述关键点信息和目标矫正控制点信息生成用于图像矫正的映射矩阵；
拼接模块：用于根据所述映射矩阵对光伏组件图像进行映射矫正，并对矫正后的光伏组件图像进行拼接。
9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于：所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7中任一项所述线扫光伏组件图片的弹性矫正与拼接方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于：所述计算机程序被处理器执行时，实现如权利要求1至7中任一项所述线扫光伏组件图片的弹性矫正与拼接方法的步骤。
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