[发明专利]一种基于CMOS的太阳方位角计算方法

摘要

本发明涉及一种基于CMOS的太阳方位角计算方法，首先，利用三通道CMOS偏振传感器获取各通道偏振图像测量信息，并对偏振图像做图像预处理；其次，利用在实验室内标定好的参数对图像预处理过的偏振图像测量信息补偿，获取偏振方位角；最后，充分利用基于CMOS的偏振传感器采样点多的优点，利用基于原始偏振图像信息得到偏振方位角的分布区间，选择偏振方位角计算式，获取太阳方位角。本发明具有精度高、计算量小的优点，可用于基于CMOS的偏振导航传感器的太阳方位角计算方法。

主权项

1.一种基于CMOS的太阳方位角计算方法，其特征实现步骤如下：(1)利用三通道CMOS偏振传感器同时获取偏振图像数据Img₁、Img₂和Img₃，采用中值滤波对图像Img₁、Img₂和Img₃预处理，然后将三幅处理后的图像以图像中心为原点裁剪为10×10像素的方块，最后分别将三个10×10的像素矩阵求均值得到像素灰度均值S₁、S₂和S₃；(2)利用在室内标定好的CMOS偏振传感器参数对像素灰度均值S₁、S₂和S₃进行补偿，求取模块坐标系下的偏振方位角φ＇；所述偏振方位角的求取方法如下：1)三通道CMOS偏振传感器每个通道预处理结果可表示为：S_n＝K_1nI(1+K_2ndcos2(φ＇‑φ_n‑Δφ_n))其中，n∈{1,2,3}表示第n个通道，S_n表示第n个通道的像素灰度均值，S_n∈{S₁，S₂，S₃}，I表示相对光强功率，d表示偏振度，φ＇表示偏振方位角，φ_n为第n个通道的主检偏方向与模块坐标系x轴正方向夹角，且K_1n是第n个通道CMOS器件电气性能有关的常数，K_2n是第n个通道的与偏振片消光比有关的常数，Δφ_n是第n个通道由于偏振片实际检偏方向与预设方向的小角度误差；2)求取模块坐标系下偏振方位角φ'：将室内标定好的CMOS偏振传感器参数K_1n、K_2n和Δφ_n带入像素灰度均值S₁、S₂和S₃中，可得：对P₁和P₂求解可得偏振方位角φ'计算公式：其中，P₁、P₂、l₁、l₂、n₁、n₂均为中间变量，P₁是像素灰度均值S₂与S₁的比值，P₂是像素灰度均值S₃与S₁的比值，l₁、l₂、n₁、n₂满足下式：(3)由步骤(1)所得的原始偏振图像信息Img₁，对图像Img₁依据模块坐标系分割图像，根据图像光强信息判断太阳在模块坐标系中的区间位置，由步骤(2)所得偏振方位角φ＇得到模块坐标系下的太阳方位角φ。