[发明专利]一种基于多相机实时拍摄与图像处理的天气监测系统与方法

权利要求书

1.一种基于多相机实时拍摄与图像处理的天气监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1:控制云台追日

每隔若干时间控制云台转动，确保太阳位于相机图像画面中心区域，或者通过控制相机广角镜头确保太阳始终位于相机图像画面内；

步骤2：云台巡航扫描

每隔若干时间控制云台按设置的巡航线路扫描，扫描结束云台恢复至追日角度，或者通过控制相机广角镜头确保足够广的监控视野；

步骤3：多相机图像采集

通过多个相机对天空图像进行实时采集，并将采集到的图像传送至一图像处理装置；

步骤4：多相机图像处理

多相机图像处理模块对不同相机在同一时刻拍摄的图像进行太阳中心位置的确定以及云层轮廓的查找和匹配，并根据匹配结构对云层进行编号；

步骤5：计算云层高度

图像处理装置接收相机拍摄到的天空图像，根据多相机图像处理结果获取云层匹配关系，对匹配的云层利用双目视觉三维测距算法计算云层高度；

步骤6：镜场遮挡判断

图像处理装置接收相机传输的图像，完成图像处理操作，获取云列表、云轮廓和云高信息，利用投影算法实现镜场投影计算，并通过镜场投影和云轮廓位置信息实现镜场遮挡判断；

步骤7：计算镜场遮挡时间

图像处理装置接收相机传输的图像，对前后帧图像进行云层跟踪操作，完成跟踪的云层利用特征点位置信息和前后帧图像时间间隔，计算云移动速度，基于云移动速度、云轮廓位置和镜场投影位置完成镜场遮挡时间计算；

步骤8：信息显示与预警

通过一显示装置显示云高、影响等级、遮挡时间、遮挡比例信息，并对定日镜场和整个发电系统后续的影响进行预测和预警。

2.根据权利要求1所述的基于多相机实时拍摄与图像处理的天气监测方法，其特征在于，所述步骤1进一步包括：通过坐标变换原理建立云台转动角度和太阳角度间的数学模型，通过多组测试数据获取数学模型参数，根据所述数学模型设计云台实时追日算法，并通过控制云台转动确保太阳在相机视野中心。

3.根据权利要求1所述的基于多相机实时拍摄与图像处理的天气监测方法，其特征在于，所述步骤2通过扩大监测范围进行云台巡航扫描，且所述步骤2进一步包括：设置若干云台巡航点数，按巡航点位置设置巡航线路，每隔若干时间控制所述云台按设置的巡航线路巡航，所述云台转至巡航点时，太阳刚好位于监控画面的顶点；

其中，所述每个巡航点对应一个画面顶点，每个巡航点停留若干时间搜集图像信息，巡航结束时控制所述云台转角使太阳位置处于监控画面中心；

而且，通过坐标转换原理建立云台转动角度和图像像素移动的数学模型，通过多组测试数据获取数学模型参数，并通过所述数学模型设计不同时刻的云台巡航点，实现云台巡航扫描。

4.根据权利要求1所述的基于多相机实时拍摄与图像处理的天气监测方法，其特征在于，所述步骤5进一步包括：通过一图像处理装置接收相机拍摄到的天空图像，根据图像间的匹配关系，每个相机可以匹配所对应的同一片云层，对完成匹配的云层计算云高；其中，同一时刻下，太阳在两个相同的且主光轴平行的相机中成像位置相同，通过平移两幅图片中的太阳中心位置重合于同一点来等效相机主光轴平行，保持云层位置和太阳相对位置不变，结合云层在不同相机中的位置，并根据双目视觉三维测距原理计算云层高度。

5.根据权利要求1所述的基于多相机实时拍摄与图像处理的天气监测方法，其特征在于，所述步骤6进一步包括：通过图像处理装置接收相机拍摄的天空图像，在所述天空图像中定位太阳位置并进行云层监测，获取云层信息列表，并通过判断云层是否遮挡镜场，且其具体判断方法包括：

其中，将定日镜场所在的区域投射至所述步骤5所计算的云高平面形成一个虚拟镜场，通过模拟该摄像机成像原理把真实世界坐标系的虚拟镜场投射到相机图像像素坐标系，完成镜场投影计算，比较镜场投影覆盖的像素和云层覆盖的像素；如果一个像素点既属于镜场投影覆盖的区域，又属于云层覆盖区域则可判断云层遮挡镜场，并根据符合遮挡判断条件的像素点数和镜场投影大小计算镜场遮挡比例。