KR20190134426A - Photovoltaic module thermal imaging system with trio imaging device - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 태양광 모듈의 열화상 영상 촬영을 위해 광각의 가시광 카메라, 협각의 가시광카메라, 열화상카메라, 카메라들의 영상처리 기능을 수행하는 메인보드로 이루어진 트리오 영상장치에 관한 것으로, 광각의 가시광 카메라를 통해 태양광 모듈에 좌표인식과 인덱스를 부여하는 과정의 기준영상으로 사용하며, 협각의 카메라와 열화상 카메라를 통해 태양광 모듈의 온도 분포를 추출하는데 사용하며, 메인보드는 3개의 카메라로부터 얻어지는 영상을 처리하는 알고리즘을 내장하며, 상대적으로 작은 해상도를 갖는 열화상카메라의 정밀한 영상촬영을 수행하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a trio imaging device comprising a wide angle visible light camera, a narrow angle visible light camera, a thermal imaging camera, a main board performing image processing functions of the cameras for thermal imaging of a solar module. It is used as a reference image of the process of assigning coordinate recognition and index to the photovoltaic module.It is used to extract the temperature distribution of the photovoltaic module through a narrow angle camera and a thermal imaging camera. Built-in algorithm to process the image, characterized in that to perform precise image capture of the thermal imaging camera having a relatively small resolution.
태양광 모듈의 열화 측정을 위해 열화상카메라와 같은 비접촉 센서 시스템을 사용한다. 또한 최근에는 촬영에 대한 공간적, 시간적 제약을 해소하기 위해 드론을 이용하는 시스템이 활용되고 있다. 이러한 촬영 시스템은 주로 가시광카메라와 열화상카메라를 1조로 장착하여 촬영한다. 열화상카메라는 온도를 나타내는 특성상 사물을 분별하기에는 적합하지 않아 주로 가시광카메라를 통해 영상분석하여 열화상카메라 정보를 추정한다. 열화상카메라는 일반적으로 해상도가 낮다는 단점을 가지고 있으며 고해상도 제품의 경우는 상대적으로 높은 가격을 나타내고 있다. 따라서 열화상이미지에서 정확한 온도 추출을 위해서 근접 촬영이 요구된다. Non-contact sensor systems such as thermal imaging cameras are used to measure degradation of solar modules. Recently, drone systems have been used to solve the spatial and temporal constraints on photography. Such a shooting system is mainly equipped with a pair of visible light camera and thermal imaging camera. Thermal imaging cameras are not suitable to classify objects due to the characteristics of temperature, and thus, thermal imaging camera information is estimated by analyzing images through a visible light camera. Thermal cameras generally have the disadvantage of low resolution, and high resolution products have a relatively high price. Therefore, close-up photography is required for accurate temperature extraction from thermal images.
태양광 모듈은 주로 직사각형의 모양으로 대칭적인 구조를 갖고 있으며, 여러장의 모듈을 배열로 구성하여 직병렬 연결을 구성하여 발전 시스템을 구성한다. 따라서 태양광모듈의 유사한 배열로 인해 특정 모듈을 구분하기는 어렵다. 뿐만 아니라, 근접촬영의 경우, 태양광 모듈의 협소한 영역 이미지만으로 모듈을 구분하기는 어려워서 보다 널은 영역을 촬영한 영상이 요구되고 있다.The photovoltaic module has a symmetrical structure mainly in the shape of a rectangle, and constitutes a power generation system by forming a series-parallel connection by arranging several modules in an array. Therefore, it is difficult to distinguish specific modules due to the similar arrangement of solar modules. In addition, in the case of close-up photography, it is difficult to classify the module only by the narrow region image of the solar module, so that an image of a null region is required.
따라서, 본 발명에서는 광각 카메라를 통해 넓은 영역의 이미지를 촬영하며, 협각 카메라와 열화상 카메라를 통해 정밀한 태양광 모듈의 상태를 확인할 수 있는 시스템을 제안한다. 또한 발명시스템은 광각 카메라와 협각 카메라가 스트레오 비전시스템으로 구성하며, 특성상 촬영모듈과 카메라들 사이의 거리 정보를 추출하는 장점을 갖는다.Accordingly, the present invention proposes a system for capturing a wide area image through a wide-angle camera and confirming the state of a precise solar module through a narrow angle camera and a thermal imaging camera. In addition, the invention system has a wide angle camera and a narrow angle camera is composed of a stereo vision system, and has the advantage of extracting the distance information between the shooting module and the camera on the characteristics.
열화상카메라는 온도를 나타내는 특성상 사물을 분별하기에는 적합하지 않아 주로 가시광카메라를 통해 영상분석하여 열화상카메라 정보를 추정한다. 열화상카메라는 일반적으로 해상도가 낮다는 단점을 가지고 있으며 고해상도 제품의 경우는 상대적으로 높은 가격을 나타내고 있다. 따라서 높은 고도에서 찍은 열화상이미지는 넓은 영역을 관찰 할 수 있으나, 모듈에 대한 온도분포를 정확하게 식별하기 어렵기 때문에 보다 낮은 고도에서 근접 촬영하여야 모듈의 온도 분석을 정확하게 할 수 있다. Thermal imaging cameras are not suitable to classify objects due to the characteristics of temperature, and thus, thermal imaging camera information is estimated by analyzing images through a visible light camera. Thermal cameras generally have the disadvantage of low resolution, and high resolution products have a relatively high price. Therefore, the thermal image taken at high altitude can observe a wide area. However, it is difficult to accurately identify the temperature distribution of the module.
하지만, 근접촬영의 경우 태양광 모듈의 협소한 영역 이미지만 촬영하기 때문에 전체적인 모듈의 위치 및 형상을 판별하기는 어렵다. 따라서, 전체적인 모듈의 위치 및 형상을 판별하기 위해서는 보다 널은 영역을 촬영한 영상이 요구된다. 특히, 태양광 모듈은 주로 직사각형의 모양으로 대칭적인 구조를 갖고 있으며, 여러 장의 모듈을 배열로 구성하여 직병렬 연결을 구성하여 발전 시스템을 구성한다. 이런 태양광모듈의 유사한 배열의 반복적인 패턴으로 전체적인 모듈의 위치 및 형상을 판별을 근접촬영 영상으로는 수행하기에 한계가 있다. However, in the case of close-up photography, it is difficult to determine the location and shape of the entire module because only a narrow area image of the solar module is photographed. Therefore, in order to determine the position and shape of the overall module, an image of a null area is required. In particular, the photovoltaic module has a symmetrical structure mainly in the shape of a rectangle, and constitutes a power generation system by constructing a series-parallel connection by configuring several modules in an array. There is a limit in performing a close-up image to determine the position and shape of the entire module in a repetitive pattern of a similar arrangement of the photovoltaic module.
따라서 근접촬영을 통한 모듈의 온도 분석과 원거리 촬영의 넓은 영역의 촬영을 통한 전체적인 모듈의 위치 및 형상을 판별의 기능을 수행하는 장치 개발이 요구된다. Therefore, it is required to develop a device that performs the function of determining the overall position and shape of the module through the temperature analysis of the module through close-up photography and the imaging of a wide area of the long distance shooting.
근접 열화상카메라 촬영을 통해 태양광 모듈의 온도 분석을 정밀하게 수행하며, 협각 가시광영상을 통해 태양광 모듈 영역 추출에 대한 정확성을 향상시키며, 광각 가시광영상을 통해 전체적인 모듈의 위치 및 형상을 판별 확인할 수 있는 시스템을 제안한다. 3대의 카메라 (열화상 카메라, 광각 가시광 카메라, 협각 가시광카메라)와 이를 처리하는 기능을 내장한 메인장치를 통합한 트리오비전시스템을 통해 촬영 거리조정 없이 동시영상촬영으로 온도분석, 정밀한 모듈 영역 추출 및 분석, 모듈의 위치 및 형상 판별을 수행할 수 있는 시스템을 본 발명에서는 제안한다. 또한 발명시스템은 광각 카메라와 협각 카메라가 스트레오 비전의 특성을 갖게 되어 촬영모듈과 카메라들간의 거리 정보를 추출하는 장점을 갖는다.Accurate temperature analysis of photovoltaic modules through close-up thermal imaging cameras, improved accuracy of extraction of photovoltaic modules through narrow-angle visible images, and identification and identification of overall module positions and shapes through wide-angle visible images We propose a system that can Triovision system incorporating three cameras (thermal imaging camera, wide-angle visible light camera, narrow-angle visible light camera) and a main unit with a built-in function to process them, enables simultaneous analysis of temperature, precise module area extraction and The present invention proposes a system capable of performing analysis, module position and shape discrimination. In addition, the invention system has the advantage that the wide-angle camera and the narrow-angle camera has the characteristics of the stereo vision to extract the distance information between the shooting module and the cameras.
3 대의 카메라(열화상 카메라, 광각 가시광 카메라, 협각 가시광카메라)와 이를 처리하는 기능을 내장한 메인장치를 통합한 트리오비전시스템을 통해 촬영 거리조정 없이 동시영상촬영으로 온도분석, 정밀한 모듈 영역 추출 및 분석, 모듈의 위치 및 형상 판별을 수행할 수 있게 되는 효과를 얻을 수 있다.Triovision system that integrates three cameras (thermal imaging camera, wide-angle visible light camera, narrow-angle visible light camera) and a main unit with built-in function to process them, enables simultaneous analysis of temperature, precise module area extraction and The effect of being able to analyze, determine the position and shape of the module can be obtained.
도 1은 광각가시광이미지, 협각가시광이미지 및 열화상이미지를 나타낸 도면이다.
도 2는 트리오 영상장치에 대한 시스템 구조에 대한 도면이다.
도 3은 열화상이미지 기반의 태양광 모듈 영역 추출의 중요성을 나타낸 도면이다.
도 4은 트리오 영상장치 구현에 대한 예시사진에 대한 도면이다.1 is a view showing a wide-angle visible light image, a narrow-angle visible light image and a thermal image.
2 is a diagram of a system structure for a trio imaging apparatus.
3 is a view showing the importance of thermal imaging based solar module region extraction.
4 is a diagram illustrating an exemplary photograph of a trio imaging device.
도 1은 광각가시광이미지, 협각가시광이미지 및 열화상이미지를 나타낸 도면이다. 1 is a view showing a wide-angle visible image, a narrow angle visible image and a thermal image.
광각가시광이미지(1)는 협각가시광이미지(3)보다 넓은 영역을 촬영할 수 있어서 모듈의 위치 및 형상 판별을 판별하는데 더 효과적이다. 광각가시광이미지(1)의 일부 영역을 협각가시광영역(2)이 촬영하고 있으며, 협각가시광이미지(3)의 일부 영역을 열화상이미지영역(4)이 촬영하고 있다. 광각가시광이미지(1)에서 협각가시광영역(2)의 부분을 확대한 이미지(5)의 경우는 협각가시광이미지(3) 보다 흐릿한 이미지를 보여줌에 따라 이미지를 통한 내용물의 상태를 구별하기 어려움을 확인할 수 있다. 열화상 이미지(6)는 근접촬영된 내용으로 온도 분포를 분석할 수 있다.The wide angle visible image 1 can capture a wider area than the narrow angle
도 2는 트리오 영상장치에 대한 시스템 구조에 대한 도면이다 2 is a diagram of a system structure for a trio imaging device.
트리오비전시스템은 3대의 카메라(10), 즉 열화상 카메라(13), 광각 가시광 카메라(11), 협각 가시광카메라(12)와 이를 처리하는 기능을 내장한 메인장치(20)를 통합한 구조로 이루어져 있으며, 메인장치는 모듈위치 및 형상판단부(21), 모듈영역 추출 및 분석부(22) 및 온도정보 분석부(23)를 내장하고 있어서 비정상 온도 분포의 모듈위치를 도출할 수 있다. The triovision system integrates three
열화상이미지2(50)에서 정상적으로 모듈 영역에 대한 추출이 잘된 경우의 모듈영역1(51)에 대한 온도데이터(60)에서는 비정상 온도 분포의 모듈로 판단하지 않았으나, 모듈 영역에 대한 추출이 잘못된 경우의 모듈영역2(71)에 대한 온도데이터(60)에서는 비정상 온도 분포의 모듈로 판단하였다. 따라서 정상과 비정상의 모듈을 구별하기 위해서는 태양광 모듈의 정확한 영역 추출이 선행되어야 함을 알 수 있다.In the
도 4은 트리오 영상장치 구현에 대한 예시를 나타낸 것으로서, 광각가시광카메라(200), 열화상카메라(201) 및 협각가시광카메라(202)와 메인장치(204)로 이루어져 있다. 4 illustrates an example of a trio imaging device, and includes a wide-
1 : 광각가시광이미지
2 : 협각가시광영역
3: 협각가시광이미지
4: 열화상이미지 영역
5: 광각가시광이미지(1)에서 협각가시광영역(2)의 부분을 확대한 이미지
10: 카메라 모듈부
11: 광각가시광카메라
12: 협각가시광카메라
13: 열화상카메라
20: 메인장치
21: 태양광모듈 위치 연산 및 형상 판단부
22: 모듈영역 추출 및 분석부
23: 온도정보 분석부
24: 비정상 온도 분포 모듈 위치 도출부
50: 열화상이미지2
51: 모듈영역1 추출(정상적으로 추출이 잘된 경우)
60: 모듈영역1 온도데이터
71: 모듈영역2 추출(비정상적으로 추출이 된 경우)
80: 모듈영역2 온도데이터
90: 모듈영역2(71)에서 온도데이터 오류 발생 요인
200 : 광각가시광카메라 예시
201 : 열화상카메라 예시
202 : 협각가시광카메라 예시
204 : 메인장치 예시1: wide-angle visible light image
2: narrow angle visible light area
3: narrow angle visible light image
4: thermal image area
5: Magnified image of narrow-angle
10: camera module
11: wide angle visible light camera
12: narrow angle visible light camera
13: thermal imaging camera
20: main unit
21: PV module position calculation and shape determination unit
22: Module area extraction and analysis unit
23: temperature information analysis unit
24: abnormal temperature distribution module position derivation unit
50:
51: Module area 1 extraction (when properly extracted)
60: Module area 1 temperature data
71:
80:
90: Factor causing temperature data error in module area 2 (71)
200: wide angle visible light camera example
201: Thermal imaging camera example
202: example of narrow angle visible light camera
204: main device example
Claims (3)
In claim 1, the three cameras derive the coordinate transformation relationship between each internal camera parameter and each other through calibration, and extract depth information through a wide angle visible light camera and a narrow angle visible light camera. Device that can calculate distance information between shooting location and shooting target
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