本發(fā)明涉及風(fēng)電技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于無人機的風(fēng)機葉片損傷檢測方法、裝置及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

風(fēng)力發(fā)電機(以下簡稱風(fēng)機)的葉片是將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機械能的關(guān)鍵部件，在風(fēng)力發(fā)電機的長期運行過程中，葉片的表面會呈現(xiàn)出各種損傷例如葉片保護膜損傷、葉片掉漆、葉片結(jié)冰、葉片裂紋以及葉片油污等。

目前，通常采用無人機航拍的方式實現(xiàn)風(fēng)機葉片損傷檢測，該方式具有作業(yè)效率高、勞動強度低、單臺作業(yè)成本低、無需人工高空作業(yè)等優(yōu)勢。

然而，上述方式具有以下不足之處：首先，無法自動地檢測出所拍攝的風(fēng)機葉片照片中的損傷具體出現(xiàn)在哪支葉片的哪個位置；其次，由于不清楚損傷的具體位置，因此需人工大致確定損傷位置，人工方式確定的損傷位置準(zhǔn)確度不高。進而給后續(xù)風(fēng)機葉片維修工作帶來了不便，無形之中增加了作業(yè)時間和作業(yè)成本。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于，提供一種基于無人機的風(fēng)機葉片損傷檢測方法、裝置及系統(tǒng)，以實現(xiàn)利用無人機自動、準(zhǔn)確地進行風(fēng)機葉片損傷檢測，提高檢測效率，為后續(xù)葉片維修提供技術(shù)支持，并節(jié)約作業(yè)時間及成本。

根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種基于無人機的風(fēng)機葉片損傷檢測方法，包括：從無人機接收其沿預(yù)設(shè)航線飛行拍攝的風(fēng)機葉片的圖像組，以及拍攝所述圖像組中每張圖像時所處的空間位置的信息；根據(jù)風(fēng)機葉片的鎖定狀態(tài)和所述空間位置的信息，確定所述無人機拍攝每張圖像時所處的葉片區(qū)域的信息；對所述圖像組進行圖像識別，獲得損傷的風(fēng)機葉片的圖像；根據(jù)所述損傷的風(fēng)機葉片的圖像相應(yīng)的空間位置的信息和葉片區(qū)域的信息對風(fēng)機葉片進行損傷定位，獲得損傷位置信息；根據(jù)所述損傷位置信息生成損傷檢測報告。

優(yōu)選地，所述根據(jù)風(fēng)機葉片的鎖定狀態(tài)和所述空間位置的信息，確定所述無人機拍攝每張圖像時所處的葉片區(qū)域的信息包括：

當(dāng)所述鎖定狀態(tài)為表征任一風(fēng)機葉片垂直向上的第一檢測狀態(tài)時，將所述空間位置的信息與風(fēng)機輪轂的中心點位置信息進行比對，確定所述無人機拍攝每張圖像時所處的葉片區(qū)域的信息為以下之一：垂直向上葉片區(qū)、左下葉片區(qū)和右下葉片區(qū)；

當(dāng)所述鎖定狀態(tài)為表征任一風(fēng)機葉片垂直向下的第二檢測狀態(tài)時，將所述空間位置的信息與風(fēng)機輪轂的中心點位置信息進行比對，確定所述無人機拍攝每張圖像時所處的葉片區(qū)域的信息為以下之一：垂直向下葉片區(qū)、左上葉片區(qū)和右上葉片區(qū)。

優(yōu)選地，所述空間位置的信息包括經(jīng)度、緯度和高度；所述損傷位置信息包括損傷的風(fēng)機葉片的實際編號(ID)和/或損傷距風(fēng)機葉片根部的距離。

優(yōu)選地，所述根據(jù)所述損傷的風(fēng)機葉片的圖像相應(yīng)的空間位置的信息和葉片區(qū)域的信息對風(fēng)機葉片進行損傷定位，獲得損傷位置信息包括：根據(jù)所述相應(yīng)的空間位置的信息中的高度和風(fēng)機輪轂的中心點的高度獲得損傷距風(fēng)機葉片根部的距離；和/或，根據(jù)所述相應(yīng)的空間位置的信息中的高度、風(fēng)機輪轂的中心點的高度、所述相應(yīng)的空間位置與無人機的起飛點之間的距離以及設(shè)置于無人機上的拍攝鏡頭的左右偏角的映射角，獲得損傷距風(fēng)機葉片根部的距離。

優(yōu)選地，所述根據(jù)所述相應(yīng)的空間位置的信息中的高度和風(fēng)機輪轂的中心點的高度獲得損傷距風(fēng)機葉片根部的距離包括：

在所述鎖定狀態(tài)為所述第一檢測狀態(tài)下，當(dāng)所述相應(yīng)的空間位置的信息中的高度大于風(fēng)機輪轂的中心點的高度時，根據(jù)以下公式計算所述損傷距風(fēng)機葉片根部的距離，

H′＝H-L

其中，H′為損傷距風(fēng)機葉片根部的距離，H為所述相應(yīng)的空間位置的信息中的高度，L為風(fēng)機輪轂的中心點的高度；和/或，

在所述鎖定狀態(tài)為所述第二檢測狀態(tài)下，當(dāng)所述相應(yīng)的空間位置的信息中的高度小于風(fēng)機輪轂的中心點的高度時，根據(jù)以下公式計算所述損傷距風(fēng)機葉片根部的距離，

H′＝L-H

其中，H′為損傷距風(fēng)機葉片根部的距離，H為所述相應(yīng)的空間位置的信息中的高度，L為風(fēng)機輪轂的中心點的高度。

優(yōu)選地，所述根據(jù)所述相應(yīng)的空間位置的信息中的高度、風(fēng)機輪轂的中心點的高度、所述相應(yīng)的空間位置與無人機的起飛點之間的距離以及設(shè)置于無人機上的拍攝鏡頭的左右偏角的映射角，獲得損傷距風(fēng)機葉片根部的距離包括：

在所述鎖定狀態(tài)為所述第一檢測狀態(tài)下，當(dāng)所述相應(yīng)的空間位置的信息中的高度小于風(fēng)機輪轂的中心點的高度時，根據(jù)以下公式計算所述損傷距風(fēng)機葉片根部的距離，

其中，H′為損傷距風(fēng)機葉片根部的距離，H為所述相應(yīng)的空間位置的信息中的高度，L為風(fēng)機輪轂的中心點的高度，L1為所述相應(yīng)的空間位置與無人機的起飛點之間的距離，θ為拍攝鏡頭的左右偏角的映射角。

優(yōu)選地，所述根據(jù)所述相應(yīng)的空間位置的信息中的高度、風(fēng)機輪轂的中心點的高度、所述相應(yīng)的空間位置與無人機的起飛點之間的距離以及設(shè)置于無人機上的拍攝鏡頭的左右偏角的映射角，獲得損傷距風(fēng)機葉片根部的距離還包括：

在所述鎖定狀態(tài)為所述第二檢測狀態(tài)下，當(dāng)所述相應(yīng)的空間位置的信息中的高度大于風(fēng)機輪轂的中心點的高度時，根據(jù)以下公式計算所述損傷距風(fēng)機葉片根部的距離，

其中，H′為損傷距風(fēng)機葉片根部的距離，H為所述相應(yīng)的空間位置的信息中的高度，L為風(fēng)機輪轂的中心點的高度，L1為所述相應(yīng)的空間位置與無人機的起飛點之間的距離，θ為拍攝鏡頭的左右偏角的映射角。

優(yōu)選地，所述損傷檢測報告包括以下至少一種：損傷類別、損傷等級、損傷位置信息和損傷的風(fēng)機葉片的圖像，所述損傷類別包括以下至少一種：保護摸損傷、后緣損傷開裂、蒙皮鼓包、蒙皮碳化分層、掉漆、裂紋、結(jié)冰和油污。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種基于無人機的風(fēng)機葉片損傷檢測裝置，包括：圖像及信息接收模塊，用于從無人機接收其沿預(yù)設(shè)航線飛行拍攝的風(fēng)機葉片的圖像組，以及拍攝所述圖像組中每張圖像時所處的空間位置的信息；信息確定模塊，用于根據(jù)風(fēng)機葉片的鎖定狀態(tài)和所述空間位置的信息，確定所述無人機拍攝每張圖像時所處的葉片區(qū)域的信息；圖像識別模塊，用于對所述圖像組進行圖像識別，獲得損傷的風(fēng)機葉片的圖像；損傷定位模塊，用于根據(jù)所述損傷的風(fēng)機葉片的圖像相應(yīng)的空間位置的信息和葉片區(qū)域的信息對風(fēng)機葉片進行損傷定位，獲得損傷位置信息；報告生成模塊，用于根據(jù)所述損傷位置信息生成損傷檢測報告。

優(yōu)選地，所述信息確定模塊包括：

第一區(qū)域信息確定單元，用于當(dāng)所述鎖定狀態(tài)為表征任一風(fēng)機葉片垂直向上的第一檢測狀態(tài)時，將所述空間位置的信息與風(fēng)機輪轂的中心點位置信息進行比對，確定所述無人機拍攝每張圖像時所處的葉片區(qū)域的信息為以下之一：垂直向上葉片區(qū)、左下葉片區(qū)和右下葉片區(qū)；

第二區(qū)域信息確定單元，用于當(dāng)所述鎖定狀態(tài)為表征任一風(fēng)機葉片垂直向下的第二檢測狀態(tài)時，將所述空間位置的信息與風(fēng)機輪轂的中心點位置信息進行比對，確定所述無人機拍攝每張圖像時所處的葉片區(qū)域的信息為以下之一：垂直向下葉片區(qū)、左上葉片區(qū)和右上葉片區(qū)。

優(yōu)選地，所述損傷定位模塊包括：

第一距離獲取單元，用于根據(jù)所述相應(yīng)的空間位置的信息中的高度和風(fēng)機輪轂的中心點的高度獲得損傷距風(fēng)機葉片根部的距離；

第二距離獲取單元，用于根據(jù)所述相應(yīng)的空間位置的信息中的高度、風(fēng)機輪轂的中心點的高度、所述相應(yīng)的空間位置與無人機的起飛點之間的距離以及設(shè)置于無人機上的拍攝鏡頭的左右偏角的映射角，獲得損傷距風(fēng)機葉片根部的距離。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種基于無人機的風(fēng)機葉片損傷檢測系統(tǒng)，包括無人機和如上述實施例所述的基于無人機的風(fēng)機葉片損傷檢測裝置，所述無人機與所述基于無人機的風(fēng)機葉片損傷檢測裝置通信連接。

本發(fā)明實施例提供的基于無人機的風(fēng)機葉片損傷檢測方法、裝置及系統(tǒng)，通過從無人機接收其沿預(yù)設(shè)航線飛行拍攝的風(fēng)機葉片的圖像組及拍攝每張圖像時所處的空間位置；根據(jù)風(fēng)機葉片的鎖定狀態(tài)和空間位置的信息，確定無人機拍攝每張圖像時所處的葉片區(qū)域的信息；進一步對圖像組進行識別獲得損傷的風(fēng)機葉片的圖像；基于損傷的風(fēng)機葉片的圖像相應(yīng)的空間位置的信息和葉片區(qū)域的信息對風(fēng)機葉片進行損傷定位，獲得損傷位置信息；最終，根據(jù)損傷位置信息生成損傷檢測報告。實現(xiàn)了利用無人機自動、準(zhǔn)確地進行風(fēng)機葉片損傷檢測，提高了檢測效率，為后續(xù)葉片維修提供了技術(shù)支持，并節(jié)約了作業(yè)時間及成本。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例一的基于無人機的風(fēng)機葉片損傷檢測方法的流程示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例一的基于無人機的風(fēng)機葉片損傷檢測方法中預(yù)設(shè)航線的示例性示意圖之一；

圖3為本發(fā)明實施例一的基于無人機的風(fēng)機葉片損傷檢測方法中預(yù)設(shè)航線的示例性示意圖之二；

圖4為本發(fā)明實施例一的基于無人機的風(fēng)機葉片損傷檢測方法中預(yù)設(shè)航線的示例性示意圖之三；

圖5為本發(fā)明實施例一的基于無人機的風(fēng)機葉片損傷檢測方法中第一檢測狀態(tài)下?lián)p傷定位原理的示例性示意圖；

圖6為本發(fā)明實施例一的基于無人機的風(fēng)機葉片損傷檢測方法中第二檢測狀態(tài)下?lián)p傷定位原理的示例性示意圖；

圖7為本發(fā)明實施例一的基于無人機的風(fēng)機葉片損傷檢測方法中無人機的拍攝鏡頭的示例性示意圖；

圖8為本發(fā)明實施例一的基于無人機的風(fēng)機葉片損傷檢測方法的應(yīng)用場景的示例性示意圖；

圖9為本發(fā)明實施例二的基于無人機的風(fēng)機葉片損傷檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10為本發(fā)明實施例二的基于無人機的風(fēng)機葉片損傷檢測裝置的另一結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的示例性實施例基于無人機的風(fēng)機葉片損傷檢測方法、裝置及系統(tǒng)進行詳細(xì)描述。以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。

本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，本發(fā)明實施例中的“第一”、“第二”等術(shù)語僅用于區(qū)別不同步驟、設(shè)備或模塊等，既不代表任何特定技術(shù)含義，也不表示它們之間的必然邏輯順序。

實施例一

圖1為本發(fā)明實施例一的基于無人機的風(fēng)機葉片損傷檢測方法的流程示意圖，如圖1所示，基于無人機的風(fēng)機葉片損傷檢測方法包括：

步驟110：從無人機接收其沿預(yù)設(shè)航線飛行拍攝的風(fēng)機葉片的圖像組，以及拍攝圖像組中每張圖像時所處的空間位置的信息。

在具體的實現(xiàn)方式中，規(guī)劃無人機的預(yù)設(shè)航線時，可將預(yù)設(shè)航線分解成很多個空間中的點，每個空間中的點都具有各自的空間位置。這里，空間位置的信息可包括，但不限于，經(jīng)度、緯度和高程。無人機按照預(yù)先設(shè)定好的航線在風(fēng)力發(fā)電場中飛行，拍攝風(fēng)力發(fā)電場中的風(fēng)機葉片的圖像，由此，可實時接收無人機發(fā)送回的拍攝的風(fēng)機葉片的圖像，這些圖像可以照片和/或視頻流的形式存儲，以備進行后續(xù)的處理。

需要說明的是，無人機按照預(yù)設(shè)航線飛行時，可在自主飛行或者手控飛行的飛行模式下進行。其中，自主飛行意為無人機按照預(yù)設(shè)好的航線自動飛行，在沒有人工操控的情況下自動飛行完整條航線。手控飛行意為人工操控的情況下飛行，手控飛行的航線由人工操作完成。

舉例來說，圖2為本發(fā)明實施例一的基于無人機的風(fēng)機葉片損傷檢測方法中預(yù)設(shè)航線的示例性示意圖之一，圖3為本發(fā)明實施例一的基于無人機的風(fēng)機葉片損傷檢測方法中預(yù)設(shè)航線的示例性示意圖之二。如圖2所示的預(yù)設(shè)航線由三個菱形組成，分別是由3-6-10-9組成的菱形、3-6-8-7組成的菱形以及3-6-5-4組成的菱形。參照圖2和圖3，菱形較短的兩條邊為航線平移距離d的2倍，三個菱形相重疊的三條短邊3-6的中心點與風(fēng)機的輪轂中心在上下左右方向相重合，前后方向具有距離D(即航線所在平面與風(fēng)機輪轂所在平面之間的距離)。其中，航線的平移距離d為規(guī)劃航線的過程中無人機距離風(fēng)機葉片之間的一個距離，為已知參數(shù)。無人機按照如圖2所示的預(yù)設(shè)航線飛行的順序為：1-2-3-4-5-6-3-7-8-6-3-9-10-6-1。圖4為本發(fā)明實施例一的基于無人機的風(fēng)機葉片損傷檢測方法中預(yù)設(shè)航線的示例性示意圖之三，同理可知，無人機按照如圖4所示的預(yù)設(shè)航線飛行的順序為1-2-3-4-5-6-7-4-5-8-9-4-5-10-2-1。

在實際應(yīng)用中，圖8為本發(fā)明實施例一的基于無人機的風(fēng)機葉片損傷檢測方法的應(yīng)用場景的示例性示意圖，參照圖8，無人機在飛行的過程中，將其空間位置的信息按照一定的時間間隔傳輸至無人機地面站，無人機地面站的“無人機位置信息處理模塊”負(fù)責(zé)將無人機的空間位置的信息和當(dāng)前系統(tǒng)時間進行打包存儲，供后續(xù)處理使用。

步驟120：根據(jù)風(fēng)機葉片的鎖定狀態(tài)和空間位置的信息，確定無人機拍攝每張圖像時所處的葉片區(qū)域的信息。

根據(jù)本發(fā)明示例性的實施例，步驟120可包括：當(dāng)鎖定狀態(tài)為表征任一風(fēng)機葉片垂直向上的第一檢測狀態(tài)時，將空間位置的信息與風(fēng)機輪轂的中心點位置信息進行比對，確定無人機拍攝每張圖像時所處的葉片區(qū)域的信息為以下之一：垂直向上葉片區(qū)、左下葉片區(qū)和右下葉片區(qū)。

當(dāng)鎖定狀態(tài)為表征任一風(fēng)機葉片垂直向下的第二檢測狀態(tài)時，將空間位置的信息與風(fēng)機輪轂的中心點位置信息進行比對，確定無人機拍攝每張圖像時所處的葉片區(qū)域的信息為以下之一：垂直向下葉片區(qū)、左上葉片區(qū)和右上葉片區(qū)。

在具體的實現(xiàn)方式中，繼續(xù)參照圖8，無人機地面站的“無人機位置信息處理模塊”還可以負(fù)責(zé)將接收到的空間位置的信息與輪轂中心點坐標(biāo)進行比對，通過對比判斷無人機當(dāng)前位置，這里，當(dāng)前位置意為無人機在按照預(yù)設(shè)航線飛行的過程中，在某一時刻無人機所在航線上的某個點的空間位置。如果風(fēng)機葉片鎖定在表征任一風(fēng)機葉片垂直向上的第一檢測狀態(tài)(即倒Y狀態(tài))，通過比對解算出無人機當(dāng)前位置處于垂直向上葉片區(qū)、左下葉片區(qū)、右下葉片區(qū)；如果風(fēng)機葉片鎖定在表征任一風(fēng)機葉片垂直向下的第二檢測狀態(tài)(即Y狀態(tài))，通過比對解算出無人機當(dāng)前位置處于垂直向下葉片區(qū)、左上葉片區(qū)、右上葉片區(qū)，同時將解算出的這些信息與前述系統(tǒng)時間和空間位置的信息一并打包存儲，數(shù)據(jù)存儲的形式例如10:00(X1,Y1,Z1)左下葉片區(qū)，但不限于此，在本實施例中不做具體限定。

需要說明的是，當(dāng)風(fēng)機葉片的鎖定狀態(tài)變化后，后續(xù)損傷定位處理中對應(yīng)的算法公式也完全不同，因此，每種風(fēng)機葉片的鎖定狀態(tài)對應(yīng)一種算法。在實際應(yīng)用中，風(fēng)機葉片的鎖定狀態(tài)需要人工通過人機交互界面輸入。

步驟130：對圖像組進行圖像識別，獲得損傷的風(fēng)機葉片的圖像。

在具體的實現(xiàn)方式中，無人機還實時地將拍攝的風(fēng)機葉片的圖像數(shù)據(jù)下傳到如圖8所示的圖像處理系統(tǒng)，圖像處理系統(tǒng)的損傷圖像識別模塊可以將損傷照片實時提取，并將其與當(dāng)前系統(tǒng)時間一并打包存儲。由于損傷照片和空間位置的信息均與系統(tǒng)時間對應(yīng)存儲，因此，無人機飛行作業(yè)完成之后，由圖像處理系統(tǒng)中的檢測報告生成模塊讀取存儲在無人機地面站上的無人機空間位置的信息，同時也讀取保存在本地的損傷照片。根據(jù)損傷照片對應(yīng)的時間即可讀取該時間對應(yīng)的無人機的空間位置的信息，便于后續(xù)根據(jù)空間位置的信息實現(xiàn)損傷定位。

步驟140：根據(jù)損傷的風(fēng)機葉片的圖像相應(yīng)的空間位置的信息和葉片區(qū)域的信息對風(fēng)機葉片進行損傷定位，獲得損傷位置信息。

這里，損傷位置信息可包括損傷的風(fēng)機葉片的實際編號(ID)和/或損傷距風(fēng)機葉片根部的距離。

具體來說，在倒Y狀態(tài)下，根據(jù)葉片區(qū)域的信息得到垂直向上葉片、左下葉片、右下葉片中其中一支風(fēng)機葉片的實際編號(即風(fēng)機葉片的ID)。在Y狀態(tài)下，根據(jù)葉片區(qū)域的信息得到垂直向下葉片、左上葉片、右上葉片中其中一支風(fēng)機葉片的實際編號。由此，獲得損傷位置信息中損傷的風(fēng)機葉片的ID。

除通過上述方式獲知了哪只風(fēng)機葉片出現(xiàn)了損傷之外，還需要確定該損傷的風(fēng)機葉片的哪個部位出現(xiàn)了損傷。損傷部位通過損傷位置信息中的損傷距風(fēng)機葉片根部的距離來表示。

由此，根據(jù)本發(fā)明示例性的實施例，步驟140可包括：根據(jù)相應(yīng)的空間位置的信息中的高度和風(fēng)機輪轂的中心點的高度獲得損傷距風(fēng)機葉片根部的距離；和/或，根據(jù)相應(yīng)的空間位置的信息中的高度、風(fēng)機輪轂的中心點的高度、相應(yīng)的空間位置與無人機的起飛點之間的距離以及設(shè)置于無人機上的拍攝鏡頭的左右偏角的映射角，獲得損傷距風(fēng)機葉片根部的距離。

其中，所述根據(jù)相應(yīng)的空間位置的信息中的高度和風(fēng)機輪轂的中心點的高度獲得損傷距風(fēng)機葉片根部的距離的處理可具體包括：

在鎖定狀態(tài)為第一檢測狀態(tài)下，當(dāng)相應(yīng)的空間位置的信息中的高度大于風(fēng)機輪轂的中心點的高度時，根據(jù)以下公式(1)計算損傷距風(fēng)機葉片根部的距離：

H′＝H-L……………………………………………………………式(1)

其中，H′為損傷距風(fēng)機葉片根部的距離，H為相應(yīng)的空間位置的信息中的高度，L為風(fēng)機輪轂的中心點的高度；和/或，

在鎖定狀態(tài)為第二檢測狀態(tài)下，當(dāng)相應(yīng)的空間位置的信息中的高度小于風(fēng)機輪轂的中心點的高度時，根據(jù)以下公式(2)計算損傷距風(fēng)機葉片根部的距離：

H′＝L-H……………………………………………………………式(2)

其中，H′為損傷距風(fēng)機葉片根部的距離，H為相應(yīng)的空間位置的信息中的高度，L為風(fēng)機輪轂的中心點的高度。

所述根據(jù)相應(yīng)的空間位置的信息中的高度、風(fēng)機輪轂的中心點的高度、相應(yīng)的空間位置與無人機的起飛點之間的距離以及設(shè)置于無人機上的拍攝鏡頭的左右偏角的映射角，獲得損傷距風(fēng)機葉片根部的距離的處理可具體包括：

在鎖定狀態(tài)為第一檢測狀態(tài)下，當(dāng)相應(yīng)的空間位置的信息中的高度小于風(fēng)機輪轂的中心點的高度時，根據(jù)以下公式(3)計算損傷距風(fēng)機葉片根部的距離：

其中，H′為損傷距風(fēng)機葉片根部的距離，H為相應(yīng)的空間位置的信息中的高度，L為風(fēng)機輪轂的中心點的高度，L1為相應(yīng)的空間位置與無人機的起飛點之間的距離，θ為拍攝鏡頭的左右偏角的映射角。

在鎖定狀態(tài)為第二檢測狀態(tài)下，當(dāng)相應(yīng)的空間位置的信息中的高度大于風(fēng)機輪轂的中心點的高度時，根據(jù)以下公式(4)計算損傷距風(fēng)機葉片根部的距離：

其中，H′為損傷距風(fēng)機葉片根部的距離，H為相應(yīng)的空間位置的信息中的高度，L為風(fēng)機輪轂的中心點的高度，L1為相應(yīng)的空間位置與無人機的起飛點之間的距離，θ為拍攝鏡頭的左右偏角的映射角。

圖5為本發(fā)明實施例一的基于無人機的風(fēng)機葉片損傷檢測方法中第一檢測狀態(tài)下?lián)p傷定位原理的示例性示意圖，圖6為本發(fā)明實施例一的基于無人機的風(fēng)機葉片損傷檢測方法中第二檢測狀態(tài)下?lián)p傷定位原理的示例性示意圖。下面結(jié)合圖5和圖6分別基于第一檢測狀態(tài)、第二檢測狀態(tài)下的損傷定位原理對前述公式(1)～公式(4)進行詳細(xì)的解釋和說明。

這里，無人機可按照如圖2或圖4所示的預(yù)設(shè)航線進行自主飛行，或者無人機不按照該航線手控飛行，但起飛點都必在風(fēng)機正前方或者正后方，拍攝垂直葉片時鏡頭只允許水平擺動，拍攝傾斜兩支葉片時鏡頭允許俯仰和水平同時擺動的條件下，進行損傷距風(fēng)機葉片根部的距離的計算。

具體來說，在第一檢測狀態(tài)(即倒Y狀態(tài))下，參照圖5，當(dāng)H＞L時，無人機在拍攝垂直向上的葉片，例如圖5所示的無人機3號位置，此時無人機觀測到的是3號觀察點(損傷點)，此時損傷距風(fēng)機葉片根部的距離為H-L，從而得到前述公式(1)。

當(dāng)H＜L時，無人機在拍攝下面兩只葉片，其損傷距風(fēng)機葉片根部的距離的計算如下述步驟所示：

(1)根據(jù)無人機起飛點的空間位置的信息(如GPS坐標(biāo))與無人機當(dāng)前位置相應(yīng)的空間位置的信息(如GPS坐標(biāo))計算出如圖5所示的無人機當(dāng)前位置與起飛點之間的實際距離L1。

(2)根據(jù)L1和H計算出無人機當(dāng)前位置與風(fēng)機輪轂的中心點之間的實際距離在航線所在平面內(nèi)的投影距離L4，

(3)根據(jù)L1和H計算無人機當(dāng)前所在高度水平面與當(dāng)前被觀察葉片之間交點與風(fēng)機輪轂的中心點之間的實際距離在航線所在平面內(nèi)的投影距離L3，L3＝(L-H)tan 60°。

(4)計算無人機當(dāng)前所在高度水平面與當(dāng)前被觀察葉片之間交點與無人機當(dāng)前位置之間的距離在航線所在平面內(nèi)的投影距離L2，L2＝L4-L3。

當(dāng)L2＞0時，說明無人機在1號位置，觀察到的是1號觀察點(損傷點)。其損傷距風(fēng)機葉片根部的距離的計算如下：

a)計算無人機當(dāng)前所在高度水平面與當(dāng)前被觀察葉片之間交點與無人機拍攝焦點之間的距離L7，得到

b)損傷距風(fēng)機葉片根部的距離為：將上述L1、L2、L4、L3、L7逐步代入后即可得到公式(3)。

當(dāng)L2＜0時，說明無人機在2號位置，觀察到的是2號觀察點(損傷點)，其損傷距風(fēng)機葉片根部的距離的計算如下：

a)計算無人機當(dāng)前位置與風(fēng)機輪轂中心點之間的實際距離在航線所在平面內(nèi)的投影距離L5，此時L5的計算與L4的計算公式相同，因為L2＝L4-L3，這種情況下L4小于L3的，無人機當(dāng)前所在高度水平面與當(dāng)前被觀察葉片之間交點與無人機當(dāng)前位置之間的距離在航線所在平面內(nèi)的投影距離L6＝L5-L3，因此，L6＝-L2。

b)計算L8，

c)損傷距風(fēng)機葉片根部的距離為：將上述L1、L2、L5、L3、L6、L8逐步代入后即可得到公式(3)。

其中，圖7為本發(fā)明實施例一的基于無人機的風(fēng)機葉片損傷檢測方法中無人機的拍攝鏡頭的示例性示意圖，參照圖5和圖7，鏡頭左右偏角映射角θ的計算如下所示：

其中，D為航線所在平面與風(fēng)機輪轂所在平面之間的距離，α為鏡頭左右偏角，L2為無人機當(dāng)前所在高度水平面與當(dāng)前被觀察葉片之間交點與無人機當(dāng)前位置之間的距離在航線所在平面內(nèi)的投影距離。

同理可知，在第二檢測狀態(tài)(即Y狀態(tài))下，參照圖6，當(dāng)H＜L時，無人機在拍攝垂直向下的葉片，例如圖6所示的無人機在3號位置處，此時無人機觀測到的是3號觀察點(損傷點)，此時損傷距風(fēng)機葉片根部的距離為L-H，從而得到前述公式(2)。

當(dāng)H＞L時，無人機在拍攝上面兩只葉片，其損傷距風(fēng)機葉片根部的距離的計算如下述步驟所示：

(1)根據(jù)無人機起飛點的空間位置的信息(如GPS坐標(biāo))與無人機當(dāng)前位置相應(yīng)的空間位置的信息(如GPS坐標(biāo))計算出如圖5所示的無人機當(dāng)前位置與起飛點之間的實際距離L1。

(2)根據(jù)L1和H計算出無人機當(dāng)前位置與風(fēng)機輪轂的中心點之間的實際距離在航線所在平面內(nèi)的投影距離L4，

(3)根據(jù)L1和H計算無人機當(dāng)前所在高度水平面與當(dāng)前被觀察葉片之間交點與風(fēng)機輪轂的中心點之間的實際距離在航線所在平面內(nèi)的投影距離L3，L3＝(H-L)tan 60°。

(4)計算無人機當(dāng)前所在高度水平面與當(dāng)前被觀察葉片之間交點與無人機當(dāng)前位置之間的距離在航線所在平面內(nèi)的投影距離L2，L2＝L4-L3。

當(dāng)L2＞0時，說明無人機在2號位置，觀察到的是2號觀察點(損傷點)。其損傷距風(fēng)機葉片根部的距離的計算如下：

a)計算無人機當(dāng)前所在高度水平面與當(dāng)前被觀察葉片之間交點與無人機拍攝焦點之間的距離L8，得到

b)損傷距風(fēng)機葉片根部的距離為：將上述L1、L2、L4、L3、L8逐步代入后即可得到公式(4)。

當(dāng)L2＜0時，說明無人機在2號位置，觀察到的是2號觀察點(損傷點)，其損傷距風(fēng)機葉片根部的距離的計算如下：

a)計算無人機當(dāng)前位置與風(fēng)機輪轂中心點之間的實際距離在航線所在平面內(nèi)的投影距離L5，此時L5的計算與L4的計算公式相同，因為L2＝L4-L3，這種情況下L4小于L3的，無人機當(dāng)前所在高度水平面與當(dāng)前被觀察葉片之間交點與無人機當(dāng)前位置之間的距離在航線所在平面內(nèi)的投影距離L6＝L5-L3，因此，L6＝-L2。

b)計算L7，

c)損傷距風(fēng)機葉片根部的距離為：將上述L1、L2、L5、L3、L6、L7逐步代入后即可得到公式(4)。

步驟150：根據(jù)損傷位置信息生成損傷檢測報告。

在實際應(yīng)用中，損傷檢測報告的生成可以在如圖8所示的圖像處理系統(tǒng)中的檢測報告生成模塊中完成。需要說明的是，損傷檢測報告可包括以下至少一種：損傷類別、損傷等級、損傷位置信息和損傷的風(fēng)機葉片的圖像，但不限于此。

其中，損傷類別可包括，但不限于，以下至少一種：保護摸損傷、后緣損傷開裂、蒙皮鼓包、蒙皮碳化分層、掉漆、裂紋、結(jié)冰和油污。

下表1為損傷等級說明，具體如下：

表1

參見表1，損傷等級具體可劃分為重大損傷、一般損傷和輕微損傷。并且，示出了每一損傷等級對應(yīng)的損傷內(nèi)容(即前述的損傷類別)，也就說，不同類別的損傷表明了葉片損傷的程度，由葉片損傷的程度可劃分出上述三個損傷等級。例如，葉片油污屬于輕微損傷。同時，表1還具體說明了針對每一損傷等級，風(fēng)電機組是否還可以正常發(fā)電，以及是否需要采取一些葉片維修處理。

本發(fā)明實施例提供的基于無人機的風(fēng)機葉片損傷檢測方法，通過從無人機接收其沿預(yù)設(shè)航線飛行拍攝的風(fēng)機葉片的圖像組及拍攝每張圖像時所處的空間位置；根據(jù)風(fēng)機葉片的鎖定狀態(tài)和空間位置的信息，確定無人機拍攝每張圖像時所處的葉片區(qū)域的信息；進一步對圖像組進行識別獲得損傷的風(fēng)機葉片的圖像；基于損傷的風(fēng)機葉片的圖像相應(yīng)的空間位置的信息和葉片區(qū)域的信息對風(fēng)機葉片進行損傷定位，獲得損傷位置信息；最終，根據(jù)損傷位置信息生成損傷檢測報告。實現(xiàn)了利用無人機自動、準(zhǔn)確地進行風(fēng)機葉片損傷檢測，提高了檢測效率，為后續(xù)葉片維修提供了技術(shù)支持，并節(jié)約了作業(yè)時間及成本。此外，通過集成了圖像識別、損傷定位技術(shù)與無人機風(fēng)機葉片巡檢技術(shù)三方面優(yōu)勢，使得無人機風(fēng)機葉片損傷檢測作業(yè)的效率得到極大地提高。

實施例二

圖9為本發(fā)明實施例二的基于無人機的風(fēng)機葉片損傷檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，可用于執(zhí)行如圖1所示實施例的方法步驟。

參照圖9，該基于無人機的風(fēng)機葉片損傷檢測裝置包括圖像及信息接收模塊910、信息確定模塊920、圖像識別模塊930、損傷定位模塊940和報告生成模塊950。

圖像及信息接收模塊910用于從無人機接收其沿預(yù)設(shè)航線飛行拍攝的風(fēng)機葉片的圖像組，以及拍攝所述圖像組中每張圖像時所處的空間位置的信息。

信息確定模塊920用于根據(jù)風(fēng)機葉片的鎖定狀態(tài)和所述空間位置的信息，確定所述無人機拍攝每張圖像時所處的葉片區(qū)域的信息。

圖像識別模塊930用于對所述圖像組進行圖像識別，獲得損傷的風(fēng)機葉片的圖像。

損傷定位模塊940用于根據(jù)所述損傷的風(fēng)機葉片的圖像相應(yīng)的空間位置的信息和葉片區(qū)域的信息對風(fēng)機葉片進行損傷定位，獲得損傷位置信息。

報告生成模塊950用于根據(jù)所述損傷位置信息生成損傷檢測報告。

本發(fā)明實施例提供的基于無人機的風(fēng)機葉片損傷檢測裝置，通過從無人機接收其沿預(yù)設(shè)航線飛行拍攝的風(fēng)機葉片的圖像組及拍攝每張圖像時所處的空間位置；根據(jù)風(fēng)機葉片的鎖定狀態(tài)和空間位置的信息，確定無人機拍攝每張圖像時所處的葉片區(qū)域的信息；進一步對圖像組進行識別獲得損傷的風(fēng)機葉片的圖像；基于損傷的風(fēng)機葉片的圖像相應(yīng)的空間位置的信息和葉片區(qū)域的信息對風(fēng)機葉片進行損傷定位，獲得損傷位置信息；最終，根據(jù)損傷位置信息生成損傷檢測報告。實現(xiàn)了利用無人機自動、準(zhǔn)確地進行風(fēng)機葉片損傷檢測，提高了檢測效率，為后續(xù)葉片維修提供了技術(shù)支持，并節(jié)約了作業(yè)時間及成本。

在上述實施例的基礎(chǔ)之上，圖10為本發(fā)明實施例二的基于無人機的風(fēng)機葉片損傷檢測裝置的另一結(jié)構(gòu)示意圖。

參照圖10，具體地，信息確定模塊920可包括：

第一區(qū)域信息確定單元9201用于當(dāng)鎖定狀態(tài)為表征任一風(fēng)機葉片垂直向上的第一檢測狀態(tài)時，將空間位置的信息與風(fēng)機輪轂的中心點位置信息進行比對，確定無人機拍攝每張圖像時所處的葉片區(qū)域的信息為以下之一：垂直向上葉片區(qū)、左下葉片區(qū)和右下葉片區(qū)。

第二區(qū)域信息確定單元9202用于當(dāng)鎖定狀態(tài)為表征任一風(fēng)機葉片垂直向下的第二檢測狀態(tài)時，將空間位置的信息與風(fēng)機輪轂的中心點位置信息進行比對，確定無人機拍攝每張圖像時所處的葉片區(qū)域的信息為以下之一：垂直向下葉片區(qū)、左上葉片區(qū)和右上葉片區(qū)。

需要說明的是，損傷檢測報告可包括，但不限于，以下至少一種：損傷類別、損傷等級、損傷位置信息和損傷的風(fēng)機葉片的圖像。

其中，損傷類別可包括，但不限于，以下至少一種：保護摸損傷、后緣損傷開裂、蒙皮鼓包、蒙皮碳化分層、掉漆、裂紋、結(jié)冰和油污。

這里，空間位置的信息可包括，但不限于，經(jīng)度、緯度和高度。損傷位置信息可包括損傷的風(fēng)機葉片的ID和/或損傷距風(fēng)機葉片根部的距離。

進一步地，損傷定位模塊940可具體包括：

第一距離獲取單元9401用于根據(jù)相應(yīng)的空間位置的信息中的高度和風(fēng)機輪轂的中心點的高度獲得損傷距風(fēng)機葉片根部的距離。

第二距離獲取單元9402用于根據(jù)相應(yīng)的空間位置的信息中的高度、風(fēng)機輪轂的中心點的高度、相應(yīng)的空間位置與無人機的起飛點之間的距離以及設(shè)置于無人機上的拍攝鏡頭的左右偏角的映射角，獲得損傷距風(fēng)機葉片根部的距離。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明實施例還具有如下技術(shù)效果：

一方面，本發(fā)明通過在不同的檢測狀態(tài)下，比對空間位置的信息與風(fēng)機輪轂的中心點位置信息，從而確定無人機拍攝每張圖像時所處的葉片區(qū)域的信息，為后續(xù)損傷定位處理提供技術(shù)依據(jù)，進一步提高了損傷檢測的準(zhǔn)確度；

另一方面，綜合考慮相應(yīng)的空間位置的信息中的高度和風(fēng)機輪轂的中心點的高度，或者，空間位置的信息、風(fēng)機輪轂的中心點、空間位置與無人機的起飛點之間的距離以及設(shè)置于無人機上的拍攝鏡頭的左右偏角的映射角，從而準(zhǔn)確地得到損傷距風(fēng)機葉片根部的距離，為后續(xù)葉片維修提供了便利。

實施例三

本發(fā)明實施例提供一種基于無人機的風(fēng)機葉片損傷檢測系統(tǒng)，包括無人機和前述實施例二所述的基于無人機的風(fēng)機葉片損傷檢測裝置，無人機與基于無人機的風(fēng)機葉片損傷檢測裝置通信連接。

本發(fā)明實施例提供的基于無人機的風(fēng)機葉片損傷檢測系統(tǒng)，通過從無人機接收其沿預(yù)設(shè)航線飛行拍攝的風(fēng)機葉片的圖像組及拍攝每張圖像時所處的空間位置；根據(jù)風(fēng)機葉片的鎖定狀態(tài)和空間位置的信息，確定無人機拍攝每張圖像時所處的葉片區(qū)域的信息；進一步對圖像組進行識別獲得損傷的風(fēng)機葉片的圖像；基于損傷的風(fēng)機葉片的圖像相應(yīng)的空間位置的信息和葉片區(qū)域的信息對風(fēng)機葉片進行損傷定位，獲得損傷位置信息；最終，根據(jù)損傷位置信息生成損傷檢測報告。實現(xiàn)了利用無人機自動、準(zhǔn)確地進行風(fēng)機葉片損傷檢測，提高了檢測效率，為后續(xù)葉片維修提供了技術(shù)支持，并節(jié)約了作業(yè)時間及成本。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護范圍為準(zhǔn)。