一种塔式太阳能定日镜校正相机的视轴中心标定方法技术

技术编号:21894685 阅读:33 留言:0更新日期:2019-08-17 15:36
本发明专利技术公开了一种塔式太阳能定日镜校正相机的视轴中心标定方法,包括以下步骤:S1:选取一面目标定日镜指向校正相机,并将相机的分辨率中心坐标作为视轴中心坐标;S2:调整相机变倍至最大值,并调整相机使视轴中心和目标定日镜中心重合;S3:调整相机变倍至最小值,获取原始图像,并对原始图像进行检测获取图像灰度值;S4:根据图像灰度值对原始图像进行二值化处理,得到边缘坐标;S5:根据边缘坐标求取目标定日镜的目标中心坐标;S6:若目标中心坐标与视轴中心坐标相差小于1个像素值,则视轴中心坐标为准确的视轴中心;反之将目标中心坐标作为视轴中心坐标,重新执行步骤S2至S6。本发明专利技术具有操作简单易执行、标定快速精准、成本低的技术特点。

A Calibration Method for the Axis Center of the Calibration Camera of Tower Solar Helioscope

【技术实现步骤摘要】
一种塔式太阳能定日镜校正相机的视轴中心标定方法
本专利技术属于塔式太阳能
,尤其涉及一种塔式太阳能定日镜校正相机的视轴中心标定方法。
技术介绍
在经济不断发展的同时,能源日趋短缺,传统的不可再生能源日益枯竭,经济发展越来越受制于能源的开发利用,可再生能源的利用受到普遍关注,特别是太阳能利用更受世人的重视。太阳能热发电是当前太阳能利用的一种主要方式。当前太阳能热发电按照太阳能采集方式可划分为(1)塔式太阳能热发电;(2)槽式太阳能热发电;(3)碟式太阳能热发电。在太阳能热发电领域,塔式太阳能热发电因具有高光热转换效率,高聚焦温度,控制系统安装调试简单,散热损失少等优势,将成为下一个可商业化运营的新型能源技术。塔式太阳能热发电系统利用实时跟踪太阳的定日镜将太阳光反射到塔架上的吸热器,通过加热其内的吸热工质产生高温高压蒸汽驱动汽轮发电机组发电。定日镜场是塔式太阳能热发电站系统的重要组成部分,定日镜场通常由成千上万面定日镜组成。由于定日镜机械结构在生产、安装过程中存在一定的偏差,在定日镜安装完成之初难以准确将太阳光线反射到吸热器上,因此需要对定日镜进行校正,现有技术中,校正即利用光斑采集装置采集光斑成像装置上的太阳光斑样本,并通过图像处理算法等进行处理分析,进而不断减小跟踪误差的过程。定日镜校正通常使用校正相机执行,校正相机在执行校正业务前需要先进行标定工作。校正相机的其中一项标定工作即为相机视轴中心标定。在相机的生产加工过程中,不可避免的会存在安装误差,例如,在理想情况下,分辨率为1080p的相机的视轴中心为(960,540),即视轴中心和图像像素坐标中心是重合的。在相机进行变焦运动时(为了拍摄不同距离的定日镜),相机的视轴中心方向的物体的图像像素坐标是不变的,以视轴中心为基准,标定不同区域定日镜的位置,才能得到普适不同距离定日镜的云台参数。所以,获取相机准确的视轴中心坐标对于相机标定和定日镜校正至关重要。但是在实际情景下,1080p的相机的视轴中心很可能为比如(940,558),这和图像像素坐标中心坐标(960,540)存在一个随机的差距。
技术实现思路
本专利技术的技术目的是提供一种塔式太阳能定日镜校正相机的视轴中心标定方法,具有操作简单易执行、标定快速精准、成本低的技术特点。为解决上述问题,本专利技术的技术方案为:一种塔式太阳能定日镜校正相机的视轴中心标定方法,包括以下步骤:S1:选取一面目标定日镜指向所述校正相机,并将所述校正相机的分辨率中心坐标作为所述校正相机初始的视轴中心坐标;S2:调整所述校正相机的变倍至最大值,并调整所述校正相机的方位角和高度角,以实现所述视轴中心坐标和所述目标定日镜的中心重合;S3:调整所述校正相机的变倍至最小值,获取原始图像,并采用Sobel算子对所述原始图像进行检测,获取图像灰度值;S4:根据所述图像灰度值,对所述原始图像进行二值化处理,得到所述原始图像中所述目标定日镜的边缘坐标;S5:根据所述目标定日镜的边缘坐标,求取所述原始图像中所述目标定日镜的目标中心坐标;S6:将所述目标中心坐标与所述视轴中坐标进行比较:若所述目标中心坐标与所述视轴中心坐标相差小于1个像素值,则所述视轴中心坐标为所要寻找的视轴中心;若所述中心坐标与所述视轴中心坐标相差不小于1个像素值,则将所述目标中心坐标作为所述视轴中心坐标,重新执行所述步骤S2至S6,以实现对所述校正相机的视轴中心的迭代标定。根据本专利技术一实施例,所述步骤S3中,采用所述Sobel算子对所述原始图像进行检测,获取所述图像灰度值的过程为:将所述Sobel算子与所述原始图像做卷积运算,具体公式如下:Hx=Gy*A,Hy=Gy*A,其中,A代表所述原始图像,Gx和Gy分别为横向、纵向的所述Sobel算子,Hx和Hy分别代表经横向及纵向边缘检测的所述图像灰度值;计算所述原始图像每一点的所述图像灰度值:根据本专利技术一实施例,所述步骤S3中,采用所述Sobel算子对所述原始图像进行检测,获取所述图像灰度值的过程为:将所述Sobel算子与所述原始图像做卷积运算,具体公式如下:Hx=Gx*A,Hy=Gy*A,其中,A代表所述原始图像,Gx和Gy分别为横向、纵向的所述Sobel算子,Hx和Hy分别代表经横向及纵向边缘检测的所述图像灰度值;采用近似值计算所述原始图像每一点的所述图像灰度值:H=|Hx|+|Hy|。根据本专利技术一实施例,所述步骤S4具体包括以下步骤:根据所述图像灰度值,对所述原始图像进行二值化处理:若所述原始图像中某点对应的所述图像灰度值大于阈值,则所述图像灰度值保持原值,反之则所述图像灰度值赋值为0;根据二值化处理后的所述原始图像的所述图像灰度值,得到所述原始图像中所述目标定日镜的边缘坐标。根据本专利技术一实施例,所述步骤S5具体包括以下步骤:根据所述目标定日镜的边缘坐标,求取所述原始图像中所述目标定日镜的目标中心坐标:其中,(X0,Y0)表示所述原始图像中目标定日镜的中心坐标,N表示所述原始图像中被检测出的所述目标定日镜边缘点的数目,Xi为第i个边缘点的横坐标,Yi表示第i个边缘点的纵坐标。本专利技术由于采用以上技术方案,使其与现有技术相比具有以下的优点和积极效果:本专利技术通过选取一面目标定日镜指向校正相机,在太阳光反射下,目标定日镜的亮度要明显高于其他定日镜,由此,可基于易识别的目标定日镜进行校正相机的视轴中心的校正,其中,在校正相机的变倍最大情况下,将校正相机的视轴中心与定日镜中心对准,然后在校正相机的变倍最小情况下,计算目标定日镜的目标中心坐标,若目前确定的视轴中心是不准的,则在变倍最大到变倍最小的过程中,定日镜中心坐标和视轴中心坐标之间会产生偏差,并将目标定日镜的目标中心坐标作为新的视轴中心坐标进行迭代计算,直至计算的目标中心坐标和视轴中心坐标在一个允许误差内,以实现校正相机的视轴中心的标定,本方法无需拆卸校正相机,无需引入其他标定设备,基于现有的定日镜场即可完成校正相机的视轴中心快速精准标定,将校正相机的最小变倍和最大变倍之间的视轴中心误差控制在1个像素值内,达到了操作简单易执行、标定快速精准、成本低的技术效果。附图说明图1为本专利技术的一种塔式太阳能定日镜校正相机的视轴中心标定方法的流程图;图2为塔式太阳能热发电系统的结构简图;图3为镜场控制及相机校正系统简图;图4为本专利技术的一实施例中相机变倍调至最大的对准图像示意图;图5为本专利技术的一实施例中相机变倍调至最小的原始图像示意图。附图标记说明:1:校正相机;11:对准图像;12:原始图像;2:太阳;3:目标定日镜;4:定日镜及校正相机控制系统;5:吸热塔塔身;6:吸热器。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本专利技术提出的一种塔式太阳能定日镜校正相机的视轴中心标定方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书,本专利技术的优点和特征将更清楚。参看图1,本实施例提供一种塔式太阳能定日镜校正相机的视轴中心标定方法,包括以下步骤:S1:选取一面目标定日镜3指向校正相机1,并将校正相机1的分辨率中心坐标作为校正相机1初始的视轴中心坐标;S2:调整校正相机1的变倍至最大值,并调整校正相机1的方位角和高度角,以实现视轴中心坐标和目标定日镜3的中心重合;S3:调整校正相机1的变倍至最小值,获取原始图像12,本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种塔式太阳能定日镜校正相机的视轴中心标定方法,其特征在于,包括以下步骤:S1:选取一面目标定日镜指向所述校正相机,并将所述校正相机的分辨率中心坐标作为所述校正相机初始的视轴中心坐标;S2:调整所述校正相机的变倍至最大值,并调整所述校正相机的方位角和高度角,以实现所述视轴中心坐标和所述目标定日镜的中心重合;S3:调整所述校正相机的变倍至最小值,获取原始图像,并采用Sobel算子对所述原始图像进行检测,获取图像灰度值;S4:根据所述图像灰度值,对所述原始图像进行二值化处理,得到所述原始图像中所述目标定日镜的边缘坐标;S5:根据所述目标定日镜的边缘坐标,求取所述原始图像中所述目标定日镜的目标中心坐标;S6:将所述目标中心坐标与所述视轴中坐标进行比较:若所述目标中心坐标与所述视轴中心坐标相差小于1个像素值,则所述视轴中心坐标为所要寻找的视轴中心;若所述中心坐标与所述视轴中心坐标相差不小于1个像素值,则将所述目标中心坐标作为所述视轴中心坐标,重新执行所述步骤S2至S6,以实现对所述校正相机的视轴中心的迭代标定。

【技术特征摘要】
1.一种塔式太阳能定日镜校正相机的视轴中心标定方法,其特征在于,包括以下步骤:S1:选取一面目标定日镜指向所述校正相机,并将所述校正相机的分辨率中心坐标作为所述校正相机初始的视轴中心坐标;S2:调整所述校正相机的变倍至最大值,并调整所述校正相机的方位角和高度角,以实现所述视轴中心坐标和所述目标定日镜的中心重合;S3:调整所述校正相机的变倍至最小值,获取原始图像,并采用Sobel算子对所述原始图像进行检测,获取图像灰度值;S4:根据所述图像灰度值,对所述原始图像进行二值化处理,得到所述原始图像中所述目标定日镜的边缘坐标;S5:根据所述目标定日镜的边缘坐标,求取所述原始图像中所述目标定日镜的目标中心坐标;S6:将所述目标中心坐标与所述视轴中坐标进行比较:若所述目标中心坐标与所述视轴中心坐标相差小于1个像素值,则所述视轴中心坐标为所要寻找的视轴中心;若所述中心坐标与所述视轴中心坐标相差不小于1个像素值,则将所述目标中心坐标作为所述视轴中心坐标,重新执行所述步骤S2至S6,以实现对所述校正相机的视轴中心的迭代标定。2.根据权利要求1所述的塔式太阳能定日镜校正相机的视轴中心标定方法,其特征在于,所述步骤S3中,采用所述Sobel算子对所述原始图像进行检测,获取所述图像灰度值的过程为:将所述Sobel算子与所述原始图像做卷积运算,具体公式如下:Hx=Gx*A,Hy=Gy*A,其中,A代表所述原始图像,Gx和Gy分别为横向、纵向的所述Sobel算子,Hx和Hy分别代表经...

【专利技术属性】
技术研发人员:薛刚强颜明明刘志娟李晓波杨都堂宓霄凌
申请(专利权)人:浙江中控太阳能技术有限公司
类型:发明
国别省市:浙江,33

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