基于CCD圖像的太陽質(zhì)心位置檢測

摘 要： 設(shè)計了一種基于CCD圖像傳感器的太陽定位技術(shù)，利用CCD攝像頭實時的采集太陽的圖像，通過USB接口與計算機(jī)相連，提取連續(xù)圖像幀，采用維納濾波、迭代閾值法、邊緣檢測算子、改進(jìn)的最小二乘圓擬合算法等，對太陽圖像進(jìn)行了輪廓提取和質(zhì)心位置計算，太陽檢測定位精度達(dá)到0.001°，從而達(dá)到更高精度、更快速度的太陽質(zhì)心定位的目的。為后續(xù)驅(qū)動伺服電機(jī)調(diào)整高度角和方位角，最大限度地獲取太陽能做了更加充分的準(zhǔn)備。最后實驗仿真成功。

關(guān)鍵字： 太陽能； CCD圖像傳感器； 邊緣檢測； 維納濾波； 最小二乘法

中圖分類號： TN964?34 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 1004?373X（2013）22?0093?03

0 引 言

高效率的定位太陽運(yùn)行軌跡，精確的檢測太陽質(zhì)心位置，實時地反饋太陽高度角和方位角變化，有助于使設(shè)備能最大化的利用太陽能，提高光電轉(zhuǎn)化效率。目前太陽能跟蹤控制系統(tǒng)大致分為2類：機(jī)械跟蹤和電控。太陽高度角12 h偏轉(zhuǎn)180°，每秒偏轉(zhuǎn)0.004°，提高太陽的定位和跟蹤精度對高倍聚光光伏系統(tǒng)來講，其值必須足夠小才能高效利用太陽能。下面對太陽圖像采集及太陽質(zhì)心定位技術(shù)做了系統(tǒng)設(shè)計，驗證了改方案的實時性及實用性。

1 系統(tǒng)總體方案設(shè)計

本文設(shè)計了高精度太陽質(zhì)心位置檢測的總體方案，采用300萬像素的CCD圖像傳感設(shè)備，最大成像像素2 048×1 536，通過軟件設(shè)計每秒采集并處理一副圖像，檢測太陽在圖像中的質(zhì)心位置，最后達(dá)到太陽檢測的定位精度上升為0.001°。

太陽位置與CCD成像透鏡的距離很大，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于成像透鏡的焦距。……