[发明专利]一种基于图像亮度信息的天空类型识别系统及方法

权利要求书

1.一种基于图像亮度信息的天空类型识别系统，其特征在于，所述系统包括：

CCD相机模块，用于拍摄天空任意方向图像；

电子罗盘，和所述相机模块处于同一水平面上，用于记录拍摄位置的方位信息；

单片机，与所述相机模块和所述电子罗盘都相连，用于控制相机模块和电子罗盘完成指定动作，并接收所述图像和方位信息并上传至上位机；

上位机，与所述单片机相连，用于向单片机发送控制指令并接收单片机上传的信息，对信息进行如下处理：利用图像灰度与亮度间的关系提取图像对应的实际场景的亮度信息；根据拍摄时间及拍摄位置的方位信息，采用国际照明委员会给定的15种CIE标准天空的参数及亮度公式计算亮度；将提取出的亮度与计算出的亮度进行对比，最终确定天空类型。

2.根据权利要求1所述的天空类型识别系统，其特征在于，还包括用于放置相机模块和电子罗盘的三脚架，所述三脚架具有可调节水平方向角和竖直方向仰角的云台。

3.根据权利要求2所述的天空类型识别系统，其特征在于，所述三脚架的云台水平方向可调节角度范围为0-360°，竖直方向可调节角度范围为0-90°。

4.根据权利要求1所述的天空类型识别系统，其特征在于，所述电子罗盘为三维电子罗盘，利用内部的三维磁阻传感器测量相机模块方位角，双轴倾角传感器测量仰角。

5.根据权利要求1所述的天空类型识别系统，其特征在于，还包括色度仪，所述色度仪用于对上位机图像显示中的RGB系统进行标定。

6.一种基于图像亮度信息的天空类型识别方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)CCD相机拍摄天空任意方向图像；

(2)与相机处于同一水平面的电子罗盘记录拍摄位置的方位信息，包括方位角和仰角信息；

(3)所述图像和方位信息通过与相机和电子罗盘都相连的单片机传送至上位机；

(3)上位机利用方位角及仰角信息进行相机坐标系与世界坐标系之间的转换，将图像中的每一点坐标映射到实际天空中的坐标；

(4)完成每一次拍摄后，上位机利用图像灰度与亮度间的关系提取图像对应的实际场景的亮度信息，并根据拍摄时间及拍摄位置的方位信息，采用国际照明委员会给定的15种CIE标准天空的参数及亮度公式计算指定像素对应的实际天空位置处的亮度，再将提取出的亮度与计算出的亮度进行对比，从而确定天空类型。

7.根据权利要求6所述的天空类型识别方法，其特征在于，所述步骤(4)中在进行亮度信息提取时，通过在上位机中让程序提取指定点对应到实际场景中的亮度。

8.根据权利要求6所述的天空类型识别方法，其特征在于，所述步骤(4)中采用最小方差拟合的方法对15种天空亮度的计算结果与图像中提取出的亮度进行比较，得到最接近的天空类型，即是识别出的天空类型。