[发明专利]一种基于图像处理技术的电子日位传感器及其使用方法

说明书

本发明涉及一种基于图像处理技术的电子日位传感器的测角及测姿方法，日位传感器包括：晷面；可以在晷面上成像的遮光装置；用于拍摄晷面上晷影的相机，相机置于晷针上方；可控制相机拍摄并对相机所拍影像进行图像处理和角度判定的中央处理器及输出单元。电子日位传感器的工作步骤包括：a:固定；b:成像；c:拍照；d:图像处理判定角度。本发明中的日位传感器利用图像处理技术而非肉眼或光敏器件定晷影角度，具有准确性高，一致性好，不需要活动部件或大量传感单元，适用入射方位角、仰角范围广，结果易于数字化输出。日位传感器可以任意倾角放置并结合三轴传感器和地理时间信息定传感器姿态参数。

技术领域

本发明涉及一种基于图像处理技术的电子日位传感器及其测角、测姿方法，用于太阳投射影子或太阳本身在照相机所成影像进行图像处理获得太阳相对角度信息以及进而结合重力分量和位置信息得到传感器的姿态信息，属于工程测量领域。

背景技术

传统日晷不方便自动化，某些电子日晷或采用多个光敏器件在不同固定角度等日光照到或遮挡后触发角度判决；或采用光敏器件旋转到晷影角度，触发角度判决。或工作时段受限，或需要机械动作配合。本发明在使用时不需多余动作，可以实现长时段，大范围角度测量。

传统日晷用于测向仅用于晷面水平的情形。某些不水平计时应用时有固定倾角和指向正南或正北方向要求。传统测姿态技术要用陀螺仪。本发明用于任意方向倾角的太阳相对角度自动测量，可以结合三轴重力加速计和GPS实现测量晷面姿态的方向，倾角滚转角参数。在已知任意晷面姿态时也可用于计时。

发明内容：

本发明在自动提取日光投影角度时提供一种不需要传统光敏器件实现太阳相对角度判读电子化、数字化的日位传感装置，并为摆脱复杂的陀螺结构和操作提供一种基于此种日位传感装置的测姿方法。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下：一种基于图像处理技术的电子日位传感器，所述装置包括壳体，其特征在于：所述壳体的底面为晷面，晷面上方放置有遮光装置，所述装置还包括镜头置于遮光装置上方并指向晷面的相机，以及用于控制相机拍照并对所拍图片进行图像处理和角度判读，并完成存储输出的CPU和存储输出单元。

所述遮光装置为实心晷针或空心晷针或晷斑，相机通过支撑物与壳体连接，不干扰遮光装置成影。

所述空心针为有针状缺口的遮光薄片，其可采用多个针位，即面向多个方向的遮光片，保证所述日位传感器可大范围测角。

遮光装置选用晷斑，所述晷斑是遮光片或开小孔的遮光片；用作光照时在晷面形成斑状晷影，当用开孔的遮光片时，可形成明亮的斑状晷影。

所述晷面可以任意方向倾角放置。

一种基于图像处理技术的电子日位传感器引申变形的判读太阳方位角的装置，所述装置不含权利要求1所述的遮光装置，其特征在于：该装置包括晷面和相机，所述相机的镜头朝上并指向天空，用于太阳出现在图像的捕捉范围内时拍照，经图像处理后判读太阳方位角。

一种使用基于图像处理技术的电子日位传感器的测角方法，其特征在于：步骤如下，

步骤一：通过固定传感器，使遮光装置在晷面清晰成影；

步骤二：利用摆在遮光装置上方的相机拍摄晷影；

步骤三：使用中央处理单元对照片图像处理，并判读出角度后存储输出。

一种测姿传感器装置：在基于图像处理技术的电子日位传感器中添加三轴重力加速传感器和GPS， 其中三轴重力加速传感器一轴垂直于晷面，另两轴平行于晷面，其中一轴与晷面零刻度线指向一致。

所述GPS在位置已知时可用时钟替代。

所述测姿传感器的测姿方法有如下步骤：

步骤一：将测姿传感器装置，与被测物体三轴方向一致固定；