[发明专利]一种基于OpenCV的阳光跟踪传感器及工作方法

说明书

本发明公开了一种基于OpenCV的阳光跟踪传感器及工作方法，本发明能够可控地采集视频流信息，并进行数据处理，可作为运动控制单元的“眼睛”，观测太阳位置的变化，为运动控制单元控制碟架的转动提供了反馈信号，根据反馈信号的变化，运动控制单元在操作碟架跟踪太阳时能够容易的实现PID调速，从而控制碟架的中心法线始终指向太阳，本发明可与碟式斯特林热发电装置或光伏发电装置相结合，能够高精度的实现发电装置自动追踪太阳，本发明降低了传感器在碟架上的安装要求，降低使用难度，本发明的装置操作简单并且成本低。

技术领域

本发明属于跟踪系统领域，具体涉及一种基于OpenCV的阳光跟踪传感器及工作方法。

背景技术

国内多数企业在设计阳光跟踪系统时，采用PSD阳光跟踪传感器控制碟架或转台的运转，该传感器的感光器件是光敏电阻；其主要缺限如下：

1.四个坐标上光敏层电阻率的非均匀分布及负载电阻不为零情况下，对PSD位置误差有极大的影响；补偿电路实施困难。参见于《光电子·激光》2004年02期《负载电阻及光敏层电阻率对一维PSD的影响》。

2.由于光敏电阻安装位置不连续和环境光散射等因素的影响，加之往往通过设定开关阈值来控制碟架运动，系统不能连续跟踪太阳，所以跟踪精度有限。

3.小孔成像机构要求高精度加工，整个psd安装要求较高，并且单台调试周期长，对于大型碟架的实际应用，无法实现规模化。

近年，嵌入式ARM处理器发展十分迅速，具有高性能低功耗，内嵌图像处理，支持高分辨率，接口丰富，可板载DDR内存和大容量FLASH；并且可安装Linux+Qt、Android、Ubuntu等开源系统；体积小功耗低；适合制作手持电子设备、通讯设备、医疗应用设备、监控视频设备和各种人机界面，远程监控等。

OpenCV作为一个基于开源发行的跨平台计算机视觉库，它提供了图像处理和计算机视觉方面的很多通用算法；OpenCV库采用的协议不要求商业产品继续开放代码，这使得可移植的、性能被优化的代码不但可以自由获取，而且促进了基于视觉的商业应用的发展。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种基于OpenCV的阳光跟踪传感器及工作方法，用于依靠太阳热能发电装置的碟架上，能够高精度的实现发电装置自动追踪太阳。

为了达到上述目的，一种基于OpenCV的阳光跟踪传感器，包括外壳，外壳内封装有ARM开发板和摄像头，外壳固定在两维坐标碟架上，ARM开发板板载有CPU、内存、存储器、网卡芯片和网络接口，ARM开发板板连接摄像头和运动控制单元，运动控制单元控制碟架转动；

摄像头用于采集太阳的视频信息，并通过USB串行总线发送至AMR开发板中；

AMR开发板搭载有QT系统，QT系统上安装有OpenCV，AMR开发板用于将摄像头采集到的视频流信息通过OpenCV进行处理，确定太阳图像的中心点及其移动位置，从而计算太阳运动轨迹，将计算出来的结果(连续的差值)传输至运动控制单元中，进而控制碟架延寻太阳运动轨迹实时追踪太阳(尽量缩小差值)，同时将控制信息和太阳的运动坐标反馈至上位机中。

ARM开发板、运动控制单元以及上位机均通过以太网与交换机连接。

ARM开发板内核采用Linux，图形文件系统搭载QT，库文件为libjpeg-turbo、mjpg-streamer和OpenCV。

摄像头采用25mm摄像头并在镜头前覆盖有衰减镜。

上位机用于收集ARM开发板传输的图像数据和太阳轨迹反馈数据，上位机也用于收集运动控制单元传输的控制数据。

ARM开发板、上位机和运动控制单元通过交换机组建成拓扑结构的局域网，能够相互传输信息。