[發明專利]基于太陽運動規律與圖像采集的太陽跟蹤校正方法及裝置

在審

• 申請號: 201611121000.2
• 申請日: 2016-12-08
• 公開（公告）號: CN106774439A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 侯北平;王周敏;穆清萍;朱文;周樂;于愛華;李剛
• 申請（專利權）人: 浙江科技學院
• 主分類號: G05D3/10
• 分類號: G05D3/10;G05D3/12
• 代理公司: 杭州之江專利事務所(普通合伙)33216
• 代理人: 黃燕

1.一種基于太陽運動規律與圖像采集的太陽跟蹤校正方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)獲取當地地理位置的經緯度信息；

(2)計算出當前時刻該地的赤緯角δ和當前時刻太陽的日角β；

(3)計算出當地真太陽時t₁；

(4)根據當地真太陽時計算出此刻太陽的時角ω；

(5)計算出當地當前時刻太陽的高度角α及方位角γ；

(6)根據太陽的高度角α及方位角γ判斷出太陽位置，并控制云臺旋轉到太陽位置，該云臺上安裝有用于采集太陽圖像的攝像機；

(7)云臺到達指定位置后，攝像機開始采集太陽圖像；

(8)對采集的太陽圖像進行預處理；

(9)識別出太陽圖像中太陽圓心位置；

(10)計算太陽圖像中太陽圓心位置與太陽遮擋板圓心的偏差σ；

(11)將偏差σ反饋給云臺，控制云臺轉動，微調相對太陽的位置，重復步驟(7)-(10)直至偏差小于設定值，實現相對太陽位置的校正。

2.根據權利要求1所述的基于太陽運動規律與圖像采集的太陽跟蹤校正方法，其特征在于，重復所述步驟(2)-(11)實現對太陽軌跡的實時跟蹤及校正。

3.根據權利要求1所述的基于太陽運動規律與圖像采集的太陽跟蹤校正方法，其特征在于，步驟(8)中，所述預處理包括：

(8-1)對太陽圖像進行灰度化；

(8-2)對太陽圖像進行二值化；

(8-3)根據八方向鏈碼提取出灰度化、二值化后圖像中的連通域；

(8-4)在提取出的連通域中，篩選出太陽對應的連通域。

4.根據權利要求3所述的基于太陽運動規律與圖像采集的太陽跟蹤校正方法，其特征在于，步驟(9)中，所述太陽圓心為所述太陽對應的連通域的質心。

5.根據權利要求1所述的基于太陽運動規律與圖像采集的太陽跟蹤校正方法，其特征在于，所述太陽遮擋板固定在攝像機鏡頭正前方，且中心與攝像機鏡頭的中心同軸；步驟(10)中，所述太陽遮擋板圓心為太陽圖像的中心。

6.一種實施權利要求1所述的基于太陽運動規律與圖像采集的太陽跟蹤校正方法的裝置，其特征在于，包括：

能夠控制云臺在水平和豎直方向上調整方向的云臺控制模塊，包括云臺和支撐底座；

用于遮擋太陽強光，輔助攝像機圖像采集的太陽遮擋模塊，該太陽遮擋模塊包括太陽遮擋板以及將該太陽遮擋板固定在攝像機鏡頭前的定位件；

用于太陽圖像采集的圖像采集模塊，包括攝像機和鏡頭；

用于對圖像進行預處理和實現太陽位置、太陽圓心位置和太陽遮擋板圓心位置以及偏差σ計算的圖像處理及計算模塊；

所述云臺控制模塊根據所述偏差σ的大小實現對云臺方向的微調。

7.根據權利要求6所述的基于太陽運動規律與圖像采集的太陽跟蹤校正裝置，其特征在于，所述定位件為透明的支撐桿，所述太陽遮擋板固定在攝像機鏡頭正前方，且中心與攝像機鏡頭的中心同軸。

8.根據權利要求6所述的基于太陽運動規律與圖像采集的太陽跟蹤校正裝置，其特征在于，所述圖像處理及計算模塊為工業控制計算機，同時向云臺控制模塊發送控制信號。

9.根據權利要求6所述的基于太陽運動規律與圖像采集的太陽跟蹤校正裝置，其特征在于，所述圖像處理及計算模塊還包括人機界面及對應的軟件，用于實時顯示所述的圖像，并接收用戶的操作指令對攝像機和云臺進行參數設定。