基于图像处理的太阳质心位置检测算法研究

发布时间：2017-12-28 08:18

本文关键词：基于图像处理的太阳质心位置检测算法研究　出处：《太原科技大学》2013年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：人类社会的发展离不开对能源的需求。而煤炭、石油和天然气等不可再生能源已面临枯竭，能源危机是人类未来发展所面临的首要问题。太阳能是一种储能丰富、清洁无污染的新型绿色能源，我们可以利用太阳能进行光热转换和光电转换，开发和利用无污染新能源为人类造福。但是太阳能存在密度低、太阳光昼夜交替、光照强度随时间不断变化等问题，发电系统与太阳光角度存在偏差，就会因垂直的辐射能量减少而使光伏阵列的输出功率下降。所以高效率的定位太阳运行轨迹，精确的检测太阳质心位置，实时的反馈太阳高度角和方位角变化，有助于使设备能最大化的利用太阳能，提高光电转化效率。本文设计了高精度太阳质心位置检测的总体方案，具体研究工作如下： 1、分析了太阳能应用的优缺点和太阳能检测及跟踪装置的国内外发展趋势，并最终确定采用300万像素的高精度CCD图像传感设备，最大成像像素2048*1536，检测太阳在图像中的质心位置，最后达到太阳检测的定位精度上升为0.001°。 2、提出了一种改进的基于Canny算子的边缘检测算法，通过对算法的改进，设计了一种自适应滤波方案，在提高抗噪性能的同时，，避免了太阳图像的重要信息的丢失；同时该算法能够自动设定高低阈值，不但提升了算法运行的时间，而且减少了太阳图像假边缘的产生。 3、比较了多种质心提取算法，最后提出改进的最小二乘拟合圆算法提取太阳图像的质心位置，并根据得到的数据得出一定时间一定位置太阳的高度角值和方位角值，通过实验仿真，证明了该算法的可行性。 4、设计了GUI界面，通过软件编程利用CCD摄像头实时的采集太阳的图像，通过USB接口与计算机相连，提取连续图像帧，采用维纳滤波、Otsu阈值法、改进的Canny边缘检测算子、改进的最小二乘圆拟合算法等，对太阳图像进行了轮廓提取和质心位置计算，从而达到更高精度、更快速度的太阳质心定位的目的。
[Abstract]:The development of human society can not be separated from the demand for energy. While coal, oil and natural gas have been exhausted, the energy crisis is the primary problem in the future of human development. Solar energy is a new type of green energy that is rich in energy, clean and pollution-free. We can make use of solar energy to convert photothermal and photoelectric conversion, and develop and utilize new pollution-free new energy to benefit mankind. However, there are some problems such as low density of solar energy, alternate solar day and night, and changing intensity of light with time. The deviation between generation system and sunlight angle will cause the output power of PV array to decrease due to the decrease of vertical radiation energy. Therefore, efficient positioning of solar trajectory, accurate detection of solar centroid position, real-time feedback of solar elevation angle and azimuth change, help to maximize the use of solar energy, and improve photoelectric conversion efficiency.
【学位授予单位】：太原科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：P182.2;TP391.41

【引证文献】