[发明专利]基于手机传感器的日照量测方法

权利要求书

1.基于手机传感器的日照量测方法，其特征在于：包含如下步骤：

(1)获取通过手机相机所拍摄的日照照片及参数，所述参数包括内参和外参，所述内参为手机相机参数，所述外参为照片参数及拍摄的动作参数；

(2)基于拍摄时所处的经纬度以及拍摄时间计算太阳的方位角及其高度角，计算方法包括SPA算法、Spencer算法、Bourges算法、Duffie算法、Stine算法；

(3)基于参数、太阳方位角及高度角，通过算法计算太阳在照片中的位置；

方向余弦计算如下：

phi＝azimuth*PI/180；

omega＝pitch*PI/180；

kapa＝roll*PI/180；

a1＝cos(phi)*cos(kapa)-sin(phi)*sin(omega)*sin(kapa)；

a2＝-cos(phi)*sin(kapa)-sin(phi)*sin(omega)*cos(kapa)；

a3＝-sin(phi)*cos(omega)；

b1＝cos(omega)*sin(kapa)；

b2＝cos(omega)*cos(kapa)；

b3＝-sin(omega)；

c1＝sin(phi)*cos(kapa)+cos(phi)*sin(omega)*sin(kapa)；

c2＝-sin(phi)*sin(kapa)+cos(phi)*sin(omega)*cos(kapa)；

c3＝cos(phi)*cos(omega)；

其中a_i，b_i，c_i(i＝1,2,3)为日照照片的3个外方位角元素组成的9个方向余弦；azimuth为手机的方位角，pitch为手机的俯仰角，roll为手机的横滚角，PI为圆周率，phi是方位角的弧度值，omega是俯仰角的弧度值，kapa为横滚角的弧度值；

太阳位置与手机位置的空间坐标差值计算如下：

dXY0＝100000*cos(H)；

dZ0＝100000*sin(H)；

dZ＝dZ0-height；

d＝sqrt(pow(dZ,2)+pow(dXY0,2))；

beita＝asin(dZ/d)；

dX＝d*cos(beita)*(-sin(A))；

dY＝d*cos(beita)*(-cos(A))；

其中dX、dY、dZ为空间坐标差值，H为太阳高度角，A为太阳方位角，height为手机相机高度，其余变量为中间变量；

太阳在照片中物理坐标的位置计算表达式如下：

F1＝a1*dX+b1*dZ-c1*dY；

F2＝a2*dX+b2*dZ-c2*dY；

F3＝a3*dX+b3*dZ-c3*dY；

x＝-f*F1/F3；

y＝-f*F2/F3；

其中x、y为太阳在照片中的物理坐标位置，此坐标系以日照照片左上角顶点为坐标原点，照片横向为x轴的方向，照片纵向为y轴的方向，dX、dY、dZ为空间坐标差值，f为摄像头焦距，F1、F2、F3为中间变量；

太阳在照片中像素坐标的位置计算表达式如下：

ccdLenth＝16/ccdSize；

tmp＝sqrt(ccdLenth*ccdLenth/25)；

ccdHeight＝4*tmp；

ccdWidth＝3*tmp；

pixSizeOfRow＝ccdHeight/imgRows；

pixSizeOfCol＝ccdWidth/imgCols；

col＝(imgCols-1)/2+x/pixSizeOfCols；

row＝(imgRows-1)/2-y/pixSizeOfRows；

其中col为太阳在日照照片中的像素坐标的列坐标，row为行坐标，ccdSize为摄像头ccd的大小，其余变量为中间变量；

(4)根据步骤(3)得到的太阳在照片中的位置，在日照照片上绘制出太阳运行轨迹，用户根据照片判断拍摄地的日照情况。