[发明专利]一种基于全天空图像特征的地表辐射计算方法

权利要求书

1.一种基于全天空图像特征的地表辐射计算方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤1：获取所述全天空图像特征，包括图像亮度特征L、图像平滑度特征S、功率谱能量特征E和加权奇异值特征P；

步骤2：依据大气层外太阳辐射值I₀和地表辐射值I_g的历史数据，计算大气层外太阳辐射到达地面的辐射衰减率γ；

步骤3：构建所述全天空图像特征和辐射衰减率γ的多元回归模型；

步骤4：依据所述多元回归模型确定辐射衰减率预测值γ'，并结合所述大气层外太阳辐射值I₀得到地表辐射预测值I'_g；

所述步骤4中依据多元回归模型确定辐射衰减率预测值γ'包括：

步骤4-1：构建目标函数F；

所述α₀、α₁、α₂、α₃和α₄为系数；

步骤4-2：用最小二乘法计算目标函数F的最优系数和则所述辐射衰减率预测值γ'的计算公式为：

所述步骤4中地表辐射预测值I'_g(t)的计算公式为：

I'_g(t)＝γ'(t)I₀(t) (10)

其中，所述I₀(t)为t时刻的大气层外的太阳辐射值；

所述γ'(t)为依据所述多元回归模型计算的t时刻的辐射衰减率预测值。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1中图像亮度特征L的计算公式为：

其中，所述R、G和B分别为全天空图像I的红、绿、蓝通道的灰度值，所述i和j为全天空图像I的像素点坐标；M×N为全天空图像I的大小。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1中所述图像平滑度特征S的计算公式为：

其中，所述SD为全天空图像I对应的灰度图f的标准差，

所述为灰度图f的灰度均值；所述z_i为灰度值；所述p(z_i)为灰度值的频度分布；所述L'为灰度层级数。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1中所述功率谱能量特征E的计算公式为：

其中，所述e(u,v)为功率谱，e(u,v)＝|F(u,v)|²；

所述为灰度图f的二维离散函数f(i,j)的傅里叶变换；图像大小为M×N，其中，所述u＝0,1,...,M-1，所述v＝0,1,...,N-1，所述i和j为全天空图像I的像素点坐标。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1中所述加权奇异值特征P的计算公式为：

其中，所述σ_k为全天空图像I非零的奇异值，σ₁、σ₂、σ₃、σ₄和σ₅由大到小排列。