CN108291742B - 校准定日镜的方法和系统以及计算机可读存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种校准定日镜的方法和系统以及计算机可读存储介质，所述方法包括以下步骤：提供线性变换，该线性变换用于将三维坐标转换成图像中以像素为单位的二维坐标；获得每个定日镜的反射表面的角点的实际三维坐标；对于在确定时间由第一图像捕获装置捕获的图像和由第二图像捕获装置捕获的图像，获得反射表面的角点的二维坐标；识别每个定日镜的反射表面在每个图像中的轮廓；以及识别每个图像中的ROI。以及，对于每个选定的定日镜，获得由第一装置捕获的图像中与定日镜对应的ROI的像素的强度的第一参数；获得第二参数，该第二参数与由第二装置捕获的图像中与定日镜对应的ROI的像素的强度相关；确定要应用于定日镜的调整；以及应用该调整。

Description

校准定日镜的方法和系统以及计算机可读存储介质
技术领域
本公开涉及对具有位于塔上的中央接收器的热电太阳能发电厂的定日镜的校准，并且更具体地涉及用于校准具有位于塔上的中央接收器的所述热电太阳能发电厂的定日镜场中的定日镜的方法、系统和计算机程序产品。
背景技术
在现有技术中，热电太阳能发电厂已知具有位于塔上的中央接收器、包括定日镜场，其中，至少一个定日镜(由反射表面形成以跟踪太阳在两个轴(海拔和方位)上的位置的结构)将太阳辐射反射在瞄准点上，所述瞄准点通常位于塔顶的接收器上，该接收器达到高温以便加热流体或传热材料。
关于这些厂，已知用于校准定日镜场的一些方法。
第一种方法基于某些定日镜相对于第二接收器、目标或对象的暂时未聚焦，所述定日镜使用位于定日镜本身上的传感器或基准表面来执行校准。
其它已知的方法基于发射除太阳辐射之外的光束以检查定日镜的适当校准。此外，使用相机作为校准设备也是可能的，所述相机被直接放置在要被校准的每个定日镜的反射表面上。
另一方面，用于具有位于塔上的中央接收器的当前商用热电太阳能发电厂(例如，PS10：624定日镜、PS20：12550定日镜、PS50：4120定日镜)的最常用校准方法需要操作员的参与。因此，工时将随着厂的总定日镜的数量成比例地增加，并且同样重新校准的频度将会降低。
综上所述，已知的方法并不是针对具有位于塔上的中央接收器、包括具有高功率(高于当前功率)的定日镜场并因此具有非常高数量的定日镜的热电太阳能发电厂的最有效解决方案。
因此，需要一种至少部分解决上述问题的系统。
发明内容
在第一方面，公开了一种校准热电太阳能发电厂的定日镜场中的至少一个选定的定日镜的方法。所述厂可以包括接收由定日镜反射的太阳辐射的至少一个瞄准点和多个成像装置，每个成像装置可以被配置成在给定时间捕获定日镜场的图像。成像装置可以被布置成接收由定日镜反射的环日辐射。该方法可以包括以下步骤：
·针对每个成像装置提供线性变换，该线性变换用于将所述厂中的点的实际三维坐标转换成所述点在所捕获的图像上以像素为单位的二维坐标；
·获得每个所捕获的图像上的每个选定的定日镜的反射表面的角点(cornerpoint)的实际三维坐标；
对于至少在给定时间由第一成像装置捕获的图像和在给定时间由第二成像装置捕获的图像：
·考虑所获得的每个所捕获的图像上对应的选定的定日镜的反射表面的角点的实际三维坐标和所提供的线性变换，获得每个选定的定日镜的反射表面的角点在每个所捕获的图像上以像素为单位的二维坐标；
·考虑所获得的选定的定日镜的反射表面的角点在每个所捕获的图像上以像素为单位的二维坐标，识别每个选定的定日镜的反射表面在每个所捕获的图像上的轮廓；
·考虑所识别的选定的定日镜的反射表面的轮廓，识别每个选定的定日镜在每个所捕获的图像上的感兴趣区域，每个感兴趣区域与选定的定日镜的反射表面相关联；
对于每个选定的定日镜：
·获得第一参数，该第一参数与由第一成像装置捕获的图像上与选定的定日镜对应的感兴趣区域的像素的强度相关；
·获得第二参数，该第二参数与由第二成像装置捕获的图像上与选定的定日镜对应的感兴趣区域的像素的强度相关；
·通过将所获得的第一参数与所获得的第二参数进行比较来确定要应用于选定的定日镜的定位调整；
·将所确定的定位调整应用于选定的定日镜。
这样，为了回答关于所提出的方法相对于当前建立的系统的益处的问题，有必要考虑与厂大小相关的一些因素：接收器的大小、每个定日镜的容许误差以及运行策略。对于定日镜的商用厂，总共3mrad已被设定为可接受的最大误差标准，其中，包括作为卷积的定日镜误差。
基本上，针对厂中的定日镜定义的机械误差为以下四个：装配误差、自重变形误差、跟踪误差和面制造误差。从一个示例来看，如果允许这些误差高于已经建立的误差(这会导致场误差>3mrad)，对于相同的所需功率，接收器应必须更大，这会导致更高的热电损耗，因此需要更大的场大小。
相比之下，通过保持厂的整体误差<3mrad，可以增加/减少用来进行补偿以使得保持结果的误差。如果设定了较高的跟踪误差，则用于自重变形的余量不大，从而导致结构非常刚硬并且对其基础的投资要求更高。
利用所描述的方法，旨在减小跟踪误差，以便在自重变形中具有更大的容差，这意味着定日镜的结构的成本以及因此太阳能场的成本的降低。新型定日镜设计的开发也将得到促进，力争在不以使变形最小化为主要目标的情况下优化其它参数。
为了在厂中获得更好的全球监测，瞄准策略的实现将是有利的，以便在接收器中以最小的溢出实现均匀的通量。
除了上述优点之外，如前所述，必须加入的是，所提出的方法与场的大小无关，与已知系统的情况不同，所述方法针对校准跟踪的努力将随着场中定日镜的数量的增加而成比例地增加。
由于产生较高电力发电厂和大型太阳能领域的当前发展趋势，已经建立了寻找用于厂中跟踪的校准的替代方案的需要。该方法只需要投资生成能够校正每个定日镜的位置的算法所需的硬件和时间。至于它们的维护，必须有一个经常检查系统正常运行的操作员，但绝不需要现在所需的资源。
另一方面，布置成接收由定日镜反射的环日辐射(circumsolar radiation)的成像装置连同应用于它们的冷却方法(例如，诸如相机的成像装置可以被插入到其组件中的一个(硼硅窗(borosilicate window))中的耐高温不锈钢壳体中(最高温度可达400℃)，并且可以被水冷)一起允许减小它们将经受的高温的影响(因为环日区域具有较低的强度)。
如果识别选定的定日镜的反射表面在所捕获的图像上的轮廓是困难的或不可能的(例如，因为在图像中，由于中央塔的遮蔽，前排中的定日镜非常阴暗并且可能无法以足够的精度确定其轮廓)，则可以丢弃所捕获的图像。另选地，可以应用用于处理所捕获的图像的其它方法。
另一方面，根据所使用的成像装置的类型，可能需要以下步骤：考虑所识别的感兴趣区域将每个所捕获的图像转换为例如数字单色或灰度，以使得每个感兴趣区域上的每个像素可以已经分配了强度值。这样，如果所使用的成像装置以数字单色或灰度捕获图像，则该步骤可能不是必需的，并且如果它们以数字颜色进行，则先前的步骤可能是期望的但不是强制性的。
在一些示例中，对于至少一个选定的定日镜，考虑所识别的选定的定日镜的反射表面的轮廓来识别每个所捕获的图像上的感兴趣区域可以包括将感兴趣区域识别为选定的定日镜的整个反射表面，也就是说，所识别的定日镜的感兴趣区域与所述定日镜的整个反射表面对应。
根据一些示例，针对至少一个选定的定日镜，该方法还可以包括确定选定的定日镜的反射表面在每个所捕获的图像上的至少遮蔽/遮挡区域。
这样，该步骤的目的是提取由于太阳能场的阶梯式配置而产生的遮蔽/遮挡区域。因此，应该考虑定日镜保持遮蔽/遮挡的部分，因为如果定日镜之间存在交叠，则必须在仅评估无遮蔽/未遮挡的部分时对它们加以考虑。
在一些示例中，确定选定的定日镜的反射表面在每个所捕获的图像上的至少遮蔽/遮挡区域的步骤可以包括：
·提供定日镜场中的至少一个定日镜，所述至少一个定日镜在给定时间遮蔽/遮挡选定的定日镜的反射表面；
·考虑所提供的定日镜场中遮蔽/遮挡选定的定日镜的反射表面的定日镜，获得选定的定日镜的反射表面的遮蔽/遮挡区域的实际三维坐标；
·考虑所获得的遮蔽/遮挡区域的实际三维坐标和所提供的线性变换，获得选定的定日镜的反射表面的遮蔽/遮挡区域在每个所捕获的图像上以像素为单位的二维坐标。
在一些示例中，考虑所识别的选定的定日镜的反射表面的轮廓识别每个所捕获的图像上的感兴趣区域的步骤可以包括：
·考虑所获得的选定的定日镜的反射表面的遮蔽/遮挡区域的以像素为单位的二维坐标，通过在每个所捕获的图像上从选定的定日镜的反射表面去除遮蔽/遮挡区域来识别感兴趣区域。
根据一些示例，第一成像装置和第二成像装置可以被竖直布置，并且其中，确定要应用于选定的定日镜的定位调整的步骤可以包括确定与选定的定日镜的海拔相关的定位调整。
在一些示例中，第一成像装置和第二成像装置可以被水平布置，并且其中，确定要应用于选定的定日镜的定位调整的步骤可以包括确定与选定的定日镜的方位相关的定位调整。
另一方面，成像装置可以包括例如四个成像装置，所述四个成像装置中的两个成像装置可以被竖直布置，而另外两个成像装置可以被水平布置，并且其中，确定要应用于选定的定日镜的定位调整的步骤可以包括确定分别与选定的定日镜的海拔和方位相关的定位调整。
在一些示例中，在每个给定时间获得每个选定的定日镜的反射表面的角点的实际三维坐标的步骤可以包括：
·提供选定的定日镜的枢转点(pivoting point)的实际三维坐标；
·提供接收器的瞄准点的实际三维坐标；
·提供在给定时间太阳在方位和海拔上的位置；
·提供选定的定日镜的反射表面的大小；
·考虑选定的定日镜的枢转点的实际三维坐标以及太阳在方位和海拔上的位置，确定从选定的定日镜的枢转点到太阳的太阳矢量；
·考虑选定的定日镜的枢转点的实际三维坐标和接收器的瞄准点的实际三维坐标，确定从选定的定日镜的枢转点到接收器的瞄准点的矢量；
·考虑太阳矢量、从选定的定日镜的枢转点到接收器的瞄准点的矢量，确定选定的定日镜的反射表面的法向矢量；
·根据所确定的法向矢量获得选定的定日镜的反射表面在方位和海拔上的位置；
·考虑所获得的选定的定日镜的反射表面在方位和海拔上的位置、选定的定日镜的反射表面的大小以及选定的定日镜的枢转点的实际三维坐标，识别选定的定日镜的反射表面的角点的实际三维坐标。
在一些示例中，太阳在方位和海拔上的位置可以基于厂的地理坐标、给定时间的时间数据以及给定时间的气象数据。
根据一些示例，确定选定的定日镜的反射表面的法向矢量的步骤可以通过与反射定律相关的数学公式来执行：
Figure GDA0002238744610000061
其中，
Figure GDA0002238744610000062
表示从所述选定的定日镜的枢转点到瞄准点的矢量，
Figure GDA0002238744610000063
表示太阳矢量，
Figure GDA0002238744610000064
表示法向矢量，以及θi是太阳辐射的入射角和反射角。
在一些示例中，获得与由第一成像装置捕获的图像上与选定的定日镜对应的感兴趣区域的像素的强度值相关的第一参数的步骤可以包括：
·识别包含在感兴趣区域中的像素；
·获得与所识别的像素的强度平均值相关的第一参数。
因此，例如，如果所捕获的图像是数字灰度格式(例如，因为成像装置是数字灰度相机或者因为所捕获的图像已经被转换成数字灰度格式)，则强度平均值可以是感兴趣区域中所识别的像素的灰度平均值。
在一些示例中，获得与由第二成像装置捕获的图像上与选定的定日镜对应的感兴趣区域的像素的强度值相关的第二参数的步骤可以包括：
·识别包含在感兴趣区域中的像素；
·获得与所识别的像素的强度平均值相关的第二参数。
根据一些示例，通过将所获得的第一参数与所获得的第二参数进行比较来确定要应用于选定的定日镜的定位调整的步骤包括：针对每个给定时间，
·将所获得的第一参数与所获得的第二参数进行比较；
·确定所获得的第一参数与所获得的第二参数之间的比较是否导致相等；
如果第一参数和第二参数不相等，
·对选定的定日镜应用预定的定位调整；
对于至少由成像装置中的第一成像装置捕获的新图像和由成像装置中的第二成像装置捕获的新图像：
·考虑所获得的每个所捕获的图像上对应的选定的定日镜的反射表面的角点的实际三维坐标和所提供的线性变换，获得选定的定日镜的反射表面的角点在每个所捕获的图像上以像素为单位的二维坐标；
·考虑所获得的选定的定日镜的反射表面的角点在每个所捕获的图像上以像素为单位的二维坐标，识别选定的定日镜的反射表面在每个所捕获的图像上的轮廓；
·考虑所识别的选定的定日镜的反射表面的轮廓，识别选定的定日镜在每个所捕获的图像上的感兴趣区域；
·获得第一参数，该第一参数与由第一成像装置捕获的图像上与选定的定日镜对应的感兴趣区域的像素的强度相关；
·获得第二参数，该第二参数与由第二成像装置捕获的图像上与选定的定日镜对应的感兴趣区域的像素的强度相关；
·对该方法的控制转到将所获得的第一参数与所获得的第二参数进行比较的先前步骤；
如果第一参数和第二参数相等，
·建立应用于选定的定日镜的至少一个预定调整，作为确定的应用于选定的定日镜的定位调整。
在一些示例中，该方法还可以包括以下步骤：如果第一参数和第二参数相等，则例如在资源库(更具体地，例如数据库)中存储应用于选定的定日镜的、与第一参数和第二参数之间的差值相关联的至少一个预定的定位调整。这样，当第一参数和第二参数不相等时，该方法可以包括：确定资源库是否存储与第一参数和第二参数之间的差值相关的所述预定调整的先前前步骤，使得如果存在，则不必执行所有公开的步骤，因为能够针对所述差值自动获得应用于定日镜的预定调整。因此，与该差值相关联的预定调整可以与将应用于选定的定日镜的所确定的调整对应。
根据一些示例，通过将所获得的第一参数与所获得的第二参数进行比较来确定要应用于选定的定日镜的定位调整可以包括：针对每个给定时间，
·考虑选定的定日镜完美地指向接收器的瞄准点，提供表示在给定时间在接收器上或另选地在目标上由选定的定日镜反射的太阳辐射的数学函数f(x)，所述太阳辐射取决于相对于接收器的瞄准点的距离；
·提供第一成像装置与接收器的瞄准点之间的距离；
·提供第二成像装置与接收器的瞄准点之间的距离；
·根据以下公式确定定日镜中要校正的距离：
Figure GDA0002238744610000081
其中，G1是与在由第一成像装置捕获的图像上与选定的定日镜对应的感兴趣区域的像素的强度相关的第一参数，G2是与在由第二成像装置捕获的图像上与选定的定日镜对应的感兴趣区域的像素的强度相关的第二参数；C1是所提供的第一成像装置与接收器的瞄准点之间的距离，C2是所提供的第二成像装置与接收器的瞄准点之间的距离；d是要确定的距离；
·考虑所确定的距离d，获得要应用于选定的定日镜的定位调整。
f(x)的x是从接收器的瞄准点到接收器中的任何点或到成像装置的距离。接收器的瞄准点对应于x＝0。
另一方面，公开了一种计算机程序。该计算机程序可以包括程序指令，所述程序指令用于使计算机系统执行如上所述的校准热电太阳能发电厂的定日镜场中的至少一个选定的定日镜的方法。
该计算机程序可以被具体实现在存储介质(例如，CD-ROM、DVD、USB驱动器、计算机存储器或只读存储器)上或者被承载在载波信号(例如，电或光载波信号)上。
根据另一方面，公开了一种用于校准热电太阳能发电厂的定日镜场中的至少一个选定的定日镜的系统。所述厂可以包括接收由定日镜反射的太阳辐射的至少一个瞄准点和多个成像装置，每个成像装置被配置成在给定时间捕获定日镜场的图像，所述成像装置被设置成接收由定日镜反射的环日辐射。该系统可以包括：
·用于针对每个成像装置提供线性变换的装置，该线性变换用于将所述厂中的点的实际三维坐标转换成所述点在所捕获的图像上以像素为单位的二维坐标；
·用于获得每个所捕获的图像上的每个选定的定日镜的反射表面的角点的实际三维坐标的装置；
对于至少在给定时间由成像装置中的第一成像装置捕获的图像和在给定时间由成像装置中的第二成像装置捕获的图像：
·用于考虑所获得的每个所捕获的图像上对应的选定的定日镜的反射表面的角点的实际三维坐标和所提供的线性变换获得每个选定的定日镜的反射表面的角点在每个所捕获的图像上以像素为单位的二维坐标的装置；
·用于考虑所获得的选定的定日镜的反射表面的角点在每个所捕获的图像上以像素为单位的二维坐标识别每个选定的定日镜的反射表面在每个所捕获的图像上的轮廓的装置；
·用于考虑所识别的选定的定日镜的反射表面的轮廓识别每个选定的定日镜在每个所捕获的图像上的感兴趣区域的装置，每个感兴趣区域与选定的定日镜的反射表面相关联；
对于每个选定的定日镜：
·用于获得第一参数的装置，该第一参数与由第一成像装置捕获的图像上与选定的定日镜对应的感兴趣区域的像素的强度相关；
·用于获得第二参数的装置，该第二参数与由第二成像装置捕获的图像上与选定的定日镜对应的感兴趣区域的像素的强度相关；
·用于通过将所获得的第一参数与所获得的第二参数进行比较来确定要应用于选定的定日镜的定位调整的装置；
·用于将所确定的定位调整应用于选定的定日镜的装置。
此外，该系统可选地可以包括用于考虑所识别的感兴趣区域将每个所捕获的图像转换成单色或灰度使得每个感兴趣区域上的每个像素可以已经被分配了单色级或灰度级的装置。
在一些示例中，该系统还可以包括用于确定选定的定日镜的反射表面在每个所捕获的图像上的至少遮蔽/遮挡区域的装置。
根据又一方面，公开了一种计算机系统。所述计算机系统可以包括存储器和处理器，其具体实现存储在存储器中并且可由处理器执行的指令，所述指令包括用于执行如上所述的校准热电太阳能发电厂的定日镜场中的至少一个选定的定日镜的方法的功能。
根据另一方面，公开了一种用于校准热电太阳能发电厂的定日镜场中的至少一个选定的定日镜的系统。所述厂可以包括接收由定日镜反射的太阳辐射的至少一个瞄准点和多个成像装置，每个成像装置被配置成在给定时间捕获定日镜场的图像。所述成像装置被布置成接收由定日镜反射的环日辐射。该系统可以被配置成：
·针对每个成像装置提供线性变换，该线性变换用于将所述厂中的点的实际三维坐标转换成所述点在所捕获的图像上的以像素为单位的二维坐标；
·获得每个所捕获的图像上的每个选定的定日镜的反射表面的角点的实际三维坐标；
对于至少在给定时间由成像装置中的第一成像装置捕获的图像和在给定时间由成像装置中的第二成像装置捕获的图像：
·考虑所获得的每个所捕获的图像上对应的选定的定日镜的反射表面的角点的实际三维坐标和所提供的线性变换，获得每个选定的定日镜的反射表面的角点在每个所捕获的图像上以像素为单位的二维坐标；
·考虑所获得的选定的定日镜的反射表面的角点在每个所捕获的图像上以像素为单位的二维坐标，识别每个选定的定日镜的反射表面在每个所捕获的图像上的轮廓；
·考虑所识别的选定的定日镜的反射表面的轮廓，识别每个选定的定日镜在每个所捕获的图像上的感兴趣区域，每个感兴趣区域与选定的定日镜的反射表面相关联；
对于每个选定的定日镜：
·获得第一参数，该第一参数与由第一成像装置捕获的图像上与选定的定日镜对应的感兴趣区域的像素的强度相关；
·获得第二参数，该第二参数与由第二成像装置捕获的图像上与选定的定日镜对应的感兴趣区域的像素的强度相关；
·通过将所获得的第一参数与所获得的第二参数进行比较来确定要应用于选定的定日镜的定位调整；
·将所确定的定位调整应用于选定的定日镜。
在一些示例中，该系统可以被配置成确定选定的定日镜的反射表面在每个所捕获的图像上的至少遮蔽/遮挡区域。
根据一些示例，该系统可以被配置成考虑所识别的感兴趣区域将每个所捕获的图像转换成灰度，使得每个感兴趣区域上的每个像素已经分配了与其灰度级对应的强度值。
在一些示例中，在所公开的系统中，成像装置可以以使得每个定日镜的反射表面朝向接收器反射的辐射可以以大于4.65mrad的角度的方式被定位。
本发明的实施方式的其它目的、优点和特征对于本领域技术人员在阅读说明书后将变得显而易见，或者可以通过本发明的实践而了解。
附图说明
下面将参照附图来描述本公开的非限制性示例，在附图中：
图1示出了根据一些示例的包括四个相机的布置的建议配置的示意图；
图2示出了表示太阳形状(sunshape)的标准函数的曲线图；
图3示出了根据一些示例的从定日镜到瞄准点的反射的定义的示意图；
图4示出了根据一些示例的由相机捕获并通过Canny算子处理的图像；
图5示出了根据一些示例的定日镜上的定日镜相交块/遮蔽的示意图；
图6示出了表示指向接收器的瞄准点的定日镜的通量图和在没有跟踪误差的情况下的定日镜的位置的理论曲线以及表示所述定日镜的实际位置的曲线的示意图。
具体实施方式
用于具有位于塔上的中央接收器的热电太阳能发电厂的校准系统(该厂可以包括一个或更多个塔)，该厂可以包括定日镜场，该定日镜场包括至少一个定日镜(由反射表面形成以跟踪太阳在两个轴(海拔和方位)上的位置的结构)和至少一个瞄准点，所述至少一个瞄准点优选位于塔中并且将由定日镜反射的太阳辐射聚焦。优选地，所述瞄准点位于达到高温的太阳能接收器上。在本说明书中，所述厂包括一个塔和多个定日镜(例如，十个定日镜)。
此外，该厂可以包括多个成像装置(例如，摄像机或照相机或两者的组合)，每个成像装置被配置成在给定时间(例如，0.5秒≤tcapture≤10分钟)捕获定日镜场的图像，所述成像装置被布置成接收由定日镜场中的定日镜反射的(由通过大气中存在的水蒸气和气溶胶粒子导致的太阳辐射的衰减引起的)环日辐射。通常，在本说明书中，涉及放置总共四个(例如，人工视觉的)工业照相机，所述工业照相机在一整天的操作期间从固定位置(例如，在布置在塔中的接收器附近或周围)捕获整个太阳能场，目的是一直使用，直到设备的使用寿命结束为止。所述四个工业照相机可以具有千兆以太网类型照相机的标准。此外，它们可以是单色的并且带有CCD类型的传感器。
如上所述，重要的是强调相机被布置成接收由定日镜场中的定日镜反射的来自太阳的环日辐射。图1示出了设置在厂的塔10中的接收器11附近或周围的四个照相机的布置的建议配置的示意图。可以看出，存在一对水平相机14、15和一对竖直照相机12、13(即，四个照相机中的两个被竖直地布置，而另外两个被水平地布置)。目的在于校正定日镜16在其两个移动轴(方位和海拔)上的移动。以这种方式，水平方向(方位)上的相机14、15将分析每个定日镜的反射表面的强度以获得其平均值，并且所获得的值将由它们中的每一个进行比较。对于瞄准接收器11的中心的场，其中，右侧的照相机14呈现比左侧的照相机15更大的强度，这将意味着定日镜16的定向应该向左校正直到强度相等为止。竖直位置(海拔)上的相机12、13也是如此：它们分析定日镜反射表面的强度，将它们进行比较以确定它们必须被指向哪个方向，以使得两个相机找到相同的灰度值。这样，必须考虑相机对来分析由相机捕获的图像，也就是说，由沿水平方向布置的一对相机捕获的图像必须一起分析，并且同样的方式必须应用于由沿着竖直方向布置的一对相机捕获的图像。为此，尽管本示例包括四个相机，但是将基于一对相机(并因此基于通过该照相机在给定时间捕获的一对图像)来执行描述，例如，基于沿水平方向布置的相机。显然，针对所述一对相机公开的内容也可以应用于沿竖直方向布置的一对相机。
然而，当该厂包括例如具有圆柱形外部接收器的圆形定日镜场时，该系统可以包括多于四个的相机，并且相机可以不必成对。
如已知的那样，太阳辐射被描绘为类似于直圆锥体，这将在某个角度下从原点看到。所述太阳角的幅度可以变化，因为它将主要取决于执行测量时的大气条件。
图2示出了表示太阳形状的标准函数的曲线图，其中，X轴表示相对于太阳的圆锥体中心的角距离，而Y轴表示相对辐射。从所述图中可以看出，作为累年平均(annualaverage)的与日轮对应的辐射通过大约4.65mrad的角度(图上～0.27°)获得，被认为是从该值开始的环日辐射。观察太阳的形状如何根据所考虑的环日区域(10％、20％、30％等)而变化。然而，对于标准日，假设4％的光环。
遵循该方法，相机可以以这样的方式被定位，使得每个反射表面朝向接收器反射的辐射处于大于4.65mrad的角度，即，形成连接定日镜中心与相机的位置和接收器的中心(瞄准点)的直线的角度不超过4.65mrad，从而确保由场中每个定日镜的每个相机接收到的通量都来自环日区域。
相机在该区域的定位连同应用于它们的冷却方法(相机将被插入在其组件中的一个(硼硅窗(borosilicate window))中的耐高温不锈钢壳体中(最高温度可达400℃)，并且将被水冷)一起首先允许降低它们将经受的高温的影响(由于环日区域具有较低的强度)。
根据一些示例，在当前配置中，每对相机12、13；14、15之间的距离应相对于接收器的中心点(瞄准点)对称，以使得由每对相机记录的灰度值对应于环日区域的相同确切区域。
应当注意的是，所述公开的配置可以根据所分析的定日镜场的类型而变化。
另一方面，识别定日镜场中的每个定日镜的旋转点或预定的一组选定的定日镜的旋转点也是重要的。基本上，其包括自动寻找所述定日镜的不相对于该定日镜的位置变化的枢转点，并且对于第一次尝试，放置定日镜的反射表面的中心点将足够。
在由相机中的一个捕获的图像中随机选择四个定日镜(其可以是例如三个或更多个定日镜)，并且选择每个随机选择的定日镜(更具体地，每个定日镜的反射表面)的四个角点，由此获得所述定日镜中的每一个的四个角点的像素坐标，根据所述坐标并通过几何结构以像素为单位计算定日镜中心的坐标(Xcprixel,Ycpixel,Zcpixel)。这样，从所捕获的图像获得每个随机选择的定日镜的中心的坐标。
由于每个随机选择的定日镜的枢转点的实际三维坐标(即，在给定时间(也就是说，在捕获图像时)每个随机选择的定日镜的枢转点的坐标)已知为(Xc,Yc,Zc)，每个随机选择的定日镜的中心的实际三维坐标可以与来自图像的相应随机选择的定日镜的中心的以像素为单位的坐标(Xcprixel,Ycpixel,Zcpixel)相关。基本上，能够获得用于将厂中的点的实际三维坐标转换成所捕获的图像上的所述点的以像素为单位的二维坐标的线性变换或任何其它数学关系。
获得的结果被用作系统的初始校准，以便能够在图像上放置感兴趣的区域，使得识别图像的然后将被用于预期的目的部分。在这种情况下，图像的感兴趣区域是定日镜的反射表面，其中，像素将呈现比图像的其它区域更大的强度。因此，需要确定每个定日镜(或每个选定的定日镜)的中心点以及定日镜在图像中占据的空间。以这种方式，随后的计算被简化并且可以建立一范围，其中，每个定日镜将根据找到的枢转点的坐标的值来放置。
为此，有必要事先知道厂的实际三维坐标，应根据该三维坐标建立描述定日镜的像素与该定日镜在定日镜场中的实际位置之间的关系。例如，所采用的方法可以基于最小二乘优化原理，以使得从初始解决方案开始并定义目标函数，找到使所述函数最小化的最佳条件。另外，射线跟踪和反射线跟踪算法同时会聚(converge)：从相机传感器(通常是所分析的图像)到三维场的射线跟踪，反之亦然。
计算像素与实际坐标之间的所述关系基于适当相机的几何模型的运算。重要的是应注意，传感器上显示的图像将按照从对象指向节点(相机镜头上的点，被拍摄空间的所有射线会聚在该点以导致在传感器中形成倒置图像)的线的斜率呈现倒置。
应用相同的推理，直接解释为定日镜的三维场是要在传感器中找到的对象，其在每个图像中被表示为像素。
如上所述，为了确定每个定日镜或每个选定的定日镜的反射表面的中心，随机选择多个定日镜(>3个)。它们的四个角点中的每一个都将被点击，这些像素保持固定在图像中。从这些角点获得中心并与场的三维坐标相关。
这是当射线将从被选为图像上的定日镜的中心的像素跟踪到相机的节点时，通过优化来定义旋转和平移矩阵(即，用于将厂中的点的实际三维坐标转换成所述点在所捕获的图像上以像素为单位的二维坐标的线性变换或任何其它数学关系)，其允许从相机的三维系统传递到二维系统：
Figure GDA0002238744610000141
n＝1:定日镜的总数量
其中，Pi是太阳能场中的每个定日镜的枢转点的坐标，并且rayi是从像素通过节点跟踪的射线。其包括通过最小化从像素“i”(图像上定日镜“i”的中心)通过节点的射线与包含相应的定日镜“i”(按照设定的相机模型)的实际中心(枢转点)的射线之间的距离来寻找矩阵。
从场内节点到定日镜的延伸直线不会首先通过所述定日镜的实际中心，因此有必要找到该定日镜必须旋转以使得该线与旋转的中心重合的角度。为此，有必要知道最小距离。
优化算法将迭代直到每个定日镜已经由旋转矩阵辅助被定位在相应的射线上为止(即，直到来自节点的直线入射到定日镜的实际中心上为止)。一旦获得这些矩阵，当将它们应用于场的任何实际点(例如，定日镜的枢转点)时，获得与图像的所述实际点对应的像素。这样，解决了将实际三维坐标传递到图像上的二维像素坐标的问题。基本上，从一个参考系传递到另一个参考系的矩阵是两个，一个矩阵用于旋转，一个矩阵用于平移。
一旦定义了相机的布置，在每个给定时间(例如，以<30秒的频率，即，每30秒或更少的四个图像被捕获)由所述相机捕获的图像(根据当前示例，四个图像，每个相机一个图像)可以由用于校准热电太阳能发电厂的定日镜的系统来(例如，同时)处理，这将以自动和顺序方式提供针对定日镜定位偏移的设置，而不必手动操作它们。
所述系统可以通过计算机装置、电子装置或它们的组合来实现(即，所述电子/计算机装置可以互换使用，也就是说，一部分装置可以是电子装置，而另一部分可以是计算机装置，或者所有装置都可以是电子装置或所有装置都可以是计算机装置)，并且必须能够再现校准热电太阳能发电厂的定日镜场中的至少一个选定的定日镜的方法。另一方面，该系统可以被配置成进行或执行所述方法。
仅包括计算机装置的系统的示例可以是计算机系统，其可以包括存储器和处理器，存储器适于存储一系列计算机程序指令，并且处理器适于执行存储在存储器中的这些指令以便产生系统已经针对其编程的各种事件和动作。
如将在下面根据一些示例公开的，所述计算机程序指令(其导致计算机程序)可以使系统执行校准热电太阳能发电厂的定日镜场中的至少一个选定的定日镜的方法。计算机程序指令(即，计算机程序)可以具体实现在存储介质(例如，CD-ROM、DVD、USB驱动器、计算机存储器或只读存储器)上或者承载在载波信号(例如，电或光载波信号)上。
计算机程序可以是源代码、目标代码、代码中间源和目标代码的形式(诸如，以部分编译的形式)，或者是适用于方法的实现的任何其它形式。载体可以是能够承载计算机程序的任何实体或设备。
例如，载体可以包括诸如ROM的存储介质(例如，CD ROM或半导体ROM)或者磁记录介质(例如，硬盘)。此外，载体可以是可传输载体(诸如，电或光信号)，其可以经由电缆或光缆或通过无线电或其它手段传送。
当计算机程序被具体实现为可以通过线缆或其它设备或装置直接传送的信号时，载体可以由这种线缆或其它设备或装置构成。
另选地，载体可以是嵌入了计算机程序的集成电路，该集成电路适于执行或用于执行相关方法。
仅包括电子装置(即，纯电子配置)的系统的示例可以是可编程电子装置(诸如，CPLD(复杂可编程逻辑装置)、FPGA(现场可编程门阵列)或ASIC(专用集成电路))。
在系统是电子装置和计算机装置的组合的情况下，计算机装置可以是一组计算机程序指令，并且电子装置可以是能够实现所引用的方法的相应步骤的任何电子电路。
根据一些示例，由上面所公开的系统进行或执行的校准热电太阳能发电厂的定日镜场中的至少一个选定的定日镜的方法可以包括以下步骤：
·针对每个相机(即，每个成像装置)提供线性变换(也就是说，先前获得的平移/旋转矩阵)，该线性变换用于将所述厂中的点的实际三维坐标转换成所捕获的图像上的所述点的以像素为单位的二维坐标；
·在每个所捕获的图像上获得每个选定的定日镜的反射表面的角点的实际三维坐标；
对于至少在给定时间由第一成像装置(例如，沿水平方向布置的一对相机中的一个相机)捕获的图像和在给定时间由第二成像装置(沿水平方向布置的一对相机中的另一个相机)捕获的图像(因为当前示例包括四个相机，对于由沿竖直方向布置的一对相机中的相机捕获的图像，必须重复以下步骤)：
·考虑所获得的每个所捕获的图像上对应的选定的定日镜的反射表面的角点的实际三维坐标和所提供的线性变换(平移/旋转矩阵)，获得每个选定的定日镜的反射表面的角点在每个所捕获的图像上以像素为单位的二维坐标；
·考虑所获得的选定的定日镜的反射表面的角点在每个所捕获的图像上以像素为单位的二维坐标，识别每个选定的定日镜的反射表面在每个所捕获的图像上的轮廓；
·考虑所识别的选定的定日镜的反射表面的轮廓，在每个所捕获的图像上识别每个选定的定日镜的感兴趣区域，每个感兴趣区域与选定的定日镜的反射表面相关联；
对于每个选定的定日镜：
·获得第一参数，该第一参数与由第一成像装置捕获的图像上与选定的定日镜对应的感兴趣区域的像素的强度(例如，平均灰度级)相关；
·获得第二参数，该第二参数与由第二成像装置捕获的图像上与选定的定日镜对应的感兴趣区域的像素的强度(例如，平均灰度级)相关；
·通过将所获得的第一参数与所获得的第二参数进行比较来确定要应用于选定的定日镜的定位调整；
·将所确定的定位调整应用于选定的定日镜。
此时，重要的是强调该方法还可以包括以下步骤：考虑所识别的感兴趣区域将每个所捕获的图像转换成灰度，使得每个感兴趣区域上的每个像素已经分配了强度级。这样，像素的强度与像素的灰度级对应。
图3示出了从定日镜到点的反射的定义，并且其将用于分析获得每个选定的定日镜的反射表面的角点的实际三维坐标的步骤。在图3的方案中，在需要时识别用于确定每个定日镜的位置的要知道的关键参数：
·定日镜的枢转点坐标(即，定日镜的枢转点/中心的实际三维坐标)；
·塔中的接收器的坐标(即，接收器的实际三维坐标)，或者更准确地说是接收器的瞄准点；
·太阳在方位和海拔上的位置。
此时，应当注意的是，实际三维坐标可以参照塔的中心获得，也就是说，参考系的坐标中心可以是塔的中心。此外，所述实际三维坐标可以由地形学者(例如，在构造该厂期间)或根据该厂的平面图来获得。
前两个公开的参数(即，定日镜的枢转点坐标和塔中的接收器的坐标)应该如上所述是已知的并且在开始系统配置时提供。
至于第三个参数(太阳在方位和海拔上的位置)，太阳的位置可以例如根据出版物“Solar Position Algorithm for Solar Radiation Applications，Ibrahim Reda andAndreas Afshin，NREL，January 2008”获得，其输入数据仅是厂的地理坐标、所考虑的瞬间的时间数据(也就是说，根据一些示例，对于四个相机中的每一个相机捕获图像的给定时间)以及气象数据(例如，用于NREL方法的压力和温度)。产生的结果将成为顶点/海拔和方位角，它们被转换成太阳矢量。
已知太阳矢量S和从定日镜定向到塔中的接收器的矢量R(即，接收器的瞄准点上的反射矢量)，能够获得定日镜的反射表面的法向矢量H：
Figure GDA0002238744610000171
其中，
Figure GDA0002238744610000181
表示从选定的定日镜的枢转点到接收器的瞄准点的矢量，
Figure GDA0002238744610000182
表示太阳矢量，
Figure GDA0002238744610000183
表示法向矢量，以及θi是太阳辐射的入射角和反射角。应当注意的是，法向矢量对于一年中的每一天和时间将是不同的，并且因此定日镜的位置及其角点将根据给定时间(即，图像被相机捕获的时间)而不同。
所获得的法向矢量可以被转换成在给定时间的定日镜的倾斜值。通过将该倾斜度转换成方位角和仰角并且根据枢转点(其如上所述在跟踪定日镜期间始终处于同一位置)以及定日镜的大小，定日镜角点被定义为三维坐标。通过使用先前计算的矩阵，能够将角点识别为像素(所捕获的图像上的二维坐标)，并因此获得待评估的定日镜的轮廓的第一近似值。
应当注意的是，术语“定日镜的大小”可以与定日镜的面积和形状相关。
综上所述，获得每个选定的定日镜的反射表面的角点的实际三维坐标的步骤可以包括以下子步骤：
·提供选定的定日镜的枢转转点的实际三维坐标；
·提供接收器的瞄准点的实际三维坐标；
·提供太阳在给定时间(即，相机捕获定日镜场的图像时)在方位和海拔上的位置；
·提供选定的定日镜的反射表面的大小；
·考虑选定的定日镜的枢转点的实际三维坐标以及太阳在方位和海拔上的位置，确定从选定的定日镜的枢转点到太阳的太阳矢量S；
·考虑选定的定日镜的枢转点的实际三维坐标和接收器的瞄准点的实际三维坐标，确定从选定的定日镜的枢转点到接收器的瞄准点的矢量R；
·考虑太阳矢量和从选定的定日镜的枢转点到接收器的瞄准点的矢量，确定选定的定日镜的反射表面的法向矢量H；
·根据所确定的法向矢量获得选定的定日镜的反射表面在方位和海拔上的位置；
·考虑所获得的选定的定日镜的反射表面在方位和海拔上的位置、选定的定日镜的反射表面的大小以及选定的定日镜的枢转点的实际三维坐标，识别选定的定日镜的反射表面的角点的实际三维坐标。
在另一方面，如上所述，获得每个选定的定日镜的反射表面的角点在每个所捕获的图像上以像素为单位的二维坐标的步骤需要先前获得的对应的选定的定日镜的反射表面的角点的实际三维坐标和所提供的线性变换(平移/旋转矩阵)。
参照识别每个选定的定日镜的反射表面在每个所捕获的图像上的轮廓的步骤，需要对所捕获的图像进行分割。这意味着将所捕获的图像分解成其组成部分：背景和感兴趣的对象。这些对象将是定日镜，它们是从图像中提取以计算其平均灰度值或灰度级所需的。
这样，一旦在已经捕获图像的时间,每个选定的定日镜的角点已经被识别(即，每个选定的定日镜的反射表面的角点的以像素为单位的二维坐标)，就可以识别每个定日镜(或选定的定日镜)的轮廓(即，识别定日镜的反射表面的轮廓并考虑所述所识别的轮廓识别感兴趣区域是可能的)，以便继续计算每个所识别的感兴趣区域的平均强度。有几种算法可以实现该目标，并且最常用的标准是例如由JF Canny开发的“Canny边缘检测法”，如图4所示。要应用该运算符，必须先将图像转换成灰度图，并此后应用该灰度图，结果将为二进制/单色图像，其中，0表示黑色，并且1表示白色，后者表示找到的对象的轮廓。
接着，可以直接提取包围在该区域中(即，在所捕获的图像中的每个感兴趣区域中)的像素，从而获得针对每个所捕获的图像的该定日镜的强度的初始平均值(灰度级平均值)，并且允许对所计算的轮廓的验证(在这种情况下，感兴趣区域与定日镜的整个反射表面对应)。
然而，如果可以识别定日镜的反射表面的遮挡或遮蔽区域，则所获得的定日镜的强度(灰度级)的初始平均值可能不是其确定值。显然，考虑反射表面的遮挡或遮蔽区域会改善该方法的结果。
这样，该方法还可以包括确定所捕获的图像上的选定的定日镜的反射表面的至少遮蔽/遮挡区域/面积的步骤。由于塔包括四个成像装置(例如，相机)，所以必须在所捕获的四个图像中的每一个中执行该步骤。
因此，在定日镜强度的最终计算之前的步骤可以是提取由于太阳能场的阶梯式配置而形成的遮蔽区域。还应该考虑定日镜的保持遮挡的部分，因为如果定日镜之间存在交叠，则必须在仅评估未遮挡的部分时对它们加以考虑。
在这种情况下应用的方法可以是例如由G.Sassi在他的出版物“Some notes onshadow and blockage effects，Instituto di Fisica，Milan，Italy，1983”中描述的方法。
首先，有必要了解定日镜场中的每个定日镜，哪些定日镜在每年的瞬间遮蔽和遮挡它。一旦确定了这一点，就可以实现图中图形化总结的技术。
坐标系被转移到定日镜的中心，该定日镜的中心是用于计算遮挡/遮蔽部分，并且其中心由“O”表示。对于已知遮蔽/遮挡的周围的每个定日镜，其中心用“P”表示，并且来自P的直线被投射到具有太阳矢量S倾斜度(如果计算出遮蔽)或者具有从P到接收器中心的矢量倾斜度(如果计算出遮挡)的定日镜O的表面上。定日镜的遮挡/遮蔽区域将被认为是由作为交叉点的结果的点C的坐标所取的值的函数。该区域的面积按以下公式计算：
u＝Lx-|xe|
v＝Ly-|ye|
其中Lx和Ly是研究中心O的情况下定日镜的尺寸，(xe，ye)是C点的先前指示的坐标，并且每种情况下的遮蔽/遮挡区域将由下式给出：
A＝u.v
一旦这是已知的，针对实际三维定日镜位置的该计算出的面积必须与像素图像相关，并且其可以通过先前提供的平移/旋转矩阵来实现。在每个图像上将所述面积从定日镜的有效面积移除，该定日镜作为整个反射表面的感兴趣区域小于计算出的面积。
综上所述，在每个所捕获的图像上确定选定的定日镜的反射表面的至少遮蔽/遮挡区域的步骤可以包括：
·提供定日镜场中的至少一个定日镜，所述至少一个定日镜在给定时间遮蔽/遮挡选定的定日镜的反射表面；
·考虑所提供的定日镜场中遮蔽/遮挡选定的定日镜的反射表面的定日镜，获得选定的定日镜的反射表面的遮蔽/遮挡区域的实际三维坐标；
·考虑所获得的遮蔽/遮挡区域的实际三维坐标和所提供的线性变换，获得选定的定日镜的反射表面的遮蔽/遮挡区域在每个所捕获的图像上以像素为单位的二维坐标。
此外，识别感兴趣区域的步骤可以包括考虑所获得的选定的定日镜的反射表面的遮蔽/遮挡区域的以像素为单位的二维坐标，在每个所捕获的图像上从选定的定日镜的反射表面去除遮蔽/遮挡区域。
最后，在完成剩下的步骤后，必须计算由(竖直或水平布置的)相机捕获的定日镜的最终灰度级值。
为此，获得图像上与对应于选定的定日镜的感兴趣区域的灰度级相关的参数(例如，平均值)的步骤可以包括：
·识别包含在感兴趣区域中的像素；
·获得与所识别的像素的灰度平均值相关的参数。
另一方面，可以使用不同的过程来实现确定要应用于选定的定日镜的定位调整的步骤。
根据迭代过程(需要至少四个相机)，对于每个选定的定日镜，生成来自第一图像的第一参数(考虑所识别的感兴趣区域)，该第一参数是感兴趣区域中包括的所有像素的平均强度G1(先前公开的第一参数)。此外，还生成来自第二图像的第二参数(感兴趣区域中包括的所有像素的平均强度G2)。一旦获得了第一参数和第二参数，就执行它们之间的比较。这样，如果第一参数G1和第二参数G2不相等，则开始迭代过程，其中，系统在方位和/或海拔上对定日镜应用预定的调整，并捕获新图像，直到来自每个相机的每个图像的灰度级一致或保持定义为可接受的关系(例如，G1＝0.5％G2)为止。
另一方面，可以在资源库(例如数据库)中存储应用于选定的定日镜的预定调整，该预定调整取决于所确定的第一参数与第二参数之间的差值。这样，当系统确定第一参数与第二参数之间的差值时，它会在数据库中搜索是否存储了该差值。如果没有，则开始所公开的迭代过程。相反，如果该差值被登记在数据库中，则系统可以获得要应用于选定的定日镜的预定调整(也就是说，该预定调整与所确定的调整对应)，以实现定日镜完美地指向接收器的瞄准点。
更具体地，确定要应用于选定的定日镜的定位调整的步骤(根据所述第一过程)可以包括：
·将所获得的第一参数G1与所获得的第二参数G2进行比较；
·确定所获得的第一参数与所获得的第二参数之间的比较是否导致相等；
如果第一参数和第二参数不相等，
·对选定的定日镜应用预定的定位调整；
对于至少由成像装置中的第一成像装置捕获的新图像和由成像装置中的第二成像装置捕获的新图像：
·考虑所获得的每个所捕获的图像上对应的选定的定日镜的反射表面的角点的实际三维坐标和所提供的线性变换，获得选定的定日镜的反射表面的角点在每个所捕获的图像上以像素为单位的二维坐标；
·考虑所获得的选定的定日镜的反射表面的角点在每个所捕获的图像上以像素为单位的二维坐标，在每个所捕获的图像上识别选定的定日镜的反射表面的轮廓；
·考虑所识别的选定的定日镜的反射表面的轮廓，在每个所捕获的图像上识别选定的定日镜的感兴趣区域；
·获得第一参数，该第一参数与由第一成像装置捕获的图像上与选定的定日镜对应的感兴趣区域的像素的强度(例如，像素的灰度级平均)相关；
·获得第二参数，该第二参数与由第二成像装置捕获的图像上与选定的定日镜对应的感兴趣区域的像素的强度(例如，像素的灰度级平均)相关；
·对该方法的控制转到将所获得的第一参数与所获得的第二参数进行比较先前步骤；
如果第一参数和第二参数相等，
·建立应用于选定的定日镜的至少一个预定调整，作为应用于选定的定日镜的确定的定位调整。
根据分析过程，可以使用理论曲线。从图6中可以看出，理论曲线70是根据指向具有0mrad的跟踪误差的接收器的瞄准点(理想瞄准点)的定日镜的通量图的模拟获得的。这样，考虑到选定的定日镜完美地指向接收器的瞄准点，所述理论曲线可以由表示在给定时间接收器中由选定的定日镜反射的太阳辐射的数学函数f(x)表示，该太阳辐射与相对于瞄准点的距离x相关(x＝0对应于瞄准点)。如果定日镜完美地指向接收器的瞄准点(曲线70的单位为W/m2的点P1和点P2，其中C1和C2表示相机相对于瞄准点的位置)，则可以根据所述理论曲线获得将接收第一照相机和第二照相机的W/m2值(即，接收到的太阳辐射)。基本上，所述分析过程包括执行迭代方法，直到获得限定选定的定日镜的实际位置的曲线71为止。所述曲线71(等于理论曲线70)将在达到以下关系时获得：
Figure GDA0002238744610000231
其中，G1是与在由第一成像装置捕获的图像上与选定的定日镜对应的感兴趣区域的像素的强度相关的第一参数，G2是与在由第二成像装置捕获的图像上与选定的定日镜对应的感兴趣区域的像素的强度相关的第二参数；C1是所提供的第一成像装置与接收器的瞄准点之间的距离，C2是所提供的第二成像装置与接收器的瞄准点之间的距离；d是要确定的距离；
此外，从图6中可以看出，示例中两条曲线的切点在X轴上的距离将提供必须在定日镜的方位或海拔上进行校正的(5m)距离，该距离可以考虑从定日镜到塔的距离而被转换成mrad，并从mrad转换成脉冲(即，要应用于选定的定日镜的所确定的调整)。
这样，更具体地，根据所述分析过程，确定要应用于选定的定日镜的定位调整的步骤可以包括：
·考虑选定的定日镜完美地指向接收器的瞄准点，提供表示在给定时间在接收器上由选定的定日镜反射的太阳辐射的数学函数f(x)，所述太阳辐射与相对于接收器的瞄准点的距离相关；
·提供第一成像装置与接收器的瞄准点之间的距离C1；
·提供第二成像装置与接收器的瞄准点之间的距离C2；
·根据以下公式确定定日镜中要校正的距离：
Figure GDA0002238744610000232
其中，G1是与在由第一成像装置捕获的图像上与选定的定日镜对应的感兴趣区域的像素的强度相关的第一参数，G2是与在由第二成像装置捕获的图像上与选定的定日镜对应的感兴趣区域的像素的强度相关的第二参数；C1是所提供的第一成像装置与接收器的瞄准点之间的距离，C2是所提供的第二成像装置与接收器的瞄准点之间的距离；d是要确定的距离；
·考虑所确定的距离d，获得要应用于选定的定日镜的定位调整。
重要的是强调，在当前示例中，相机(针对海拔在竖直位置上或针对方位在水平位置上)处于距瞄准点相同的距离(C1＝C2)，但是在其它示例中，相机可以被设置成距瞄准点不同的距离。这样，如果定日镜完美地指向接收器的瞄准点，则由第一相机和第二相机接收的太阳辐射可能不同，并且在执行先前公开的方法时必须考虑该特征。
虽然本文仅公开了本发明的许多特定实施方式和示例，但本领域技术人员应理解，本发明的其它替代实施方式和/或用途及其明显的修改和等同物也是可能的。此外，本发明涵盖了所描述的特定实施方式的所有可能的组合。因此，本发明的范围不应受特定实施方式的限制，而应仅通过公正地阅读下面的权利要求来确定。
此外，虽然参照附图描述的示例包括计算机设备/系统和在计算机设备/系统中执行的处理，但是本发明还扩展到计算机程序，尤其是载体上或载体中适用于将系统付诸实践的计算机程序。

Claims (19)

1.一种校准热电太阳能发电厂的定日镜场中的至少一个选定的定日镜的方法，所述厂包括至少一个瞄准点和多个成像装置，所述至少一个瞄准点接收由所述定日镜反射的太阳辐射，所述多个成像装置中的每一个被配置成在给定时间捕获定日镜场的图像，所述成像装置被布置成接收由所述定日镜反射的环日辐射，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
●针对每个成像装置提供线性变换，所述线性变换用于将所述厂中的点的实际三维坐标转换成所述点在所捕获的图像上以像素为单位的二维坐标；
●获得每个所捕获的图像上的每个选定的定日镜的反射表面的角点的所述实际三维坐标；
对于至少在给定时间由第一成像装置捕获的图像和在给定时间由第二成像装置捕获的图像：
■考虑所获得的每个所捕获的图像上对应的选定的定日镜的所述反射表面的所述角点的实际三维坐标和所提供的线性变换，获得每个选定的定日镜的所述反射表面的所述角点在每个所捕获的图像上以像素为单位的二维坐标；
●考虑所获得的所述选定的定日镜的所述反射表面的所述角点在每个所捕获的图像上以像素为单位的二维坐标，识别每个选定的定日镜的所述反射表面在每个所捕获的图像上轮廓；
●考虑所识别的所述选定的定日镜的所述反射表面的轮廓，识别每个选定的定日镜在每个所捕获的图像上的感兴趣区域，每个感兴趣区域与所述选定的定日镜的反射表面相关联，所述识别包括：
○考虑所获得的所述选定的定日镜的所述反射表面的遮蔽/遮挡区域的以像素为单位的二维坐标，通过在每个所捕获的图像上从所述选定的定日镜的所述反射表面去除所述遮蔽/遮挡区域来识别所述感兴趣区域，
对于至少一个选定的定日镜：
●提供所述定日镜场中的至少一个定日镜，所述至少一个定日镜在给定时间遮蔽/遮挡所述选定的定日镜的所述反射表面；
●考虑所提供的所述定日镜场中遮蔽/遮挡所述选定的定日镜的所述反射表面的定日镜，获得所述选定的定日镜的所述反射表面的所述遮蔽/遮挡区域的所述实际三维坐标；
●考虑所获得的所述遮蔽/遮挡区域的实际三维坐标和所提供的线性变换，获得所述选定的定日镜的所述反射表面的所述遮蔽/遮挡区域在每个所捕获的图像上以像素为单位的所述二维坐标；
对于每个选定的定日镜：
●获得第一参数，所述第一参数与由所述第一成像装置捕获的所述图像上与所述选定的定日镜对应的所述感兴趣区域的所述像素的强度相关；
●获得第二参数，所述第二参数与由所述第二成像装置捕获的所述图像上与所述选定的定日镜对应的所述感兴趣区域的所述像素的强度相关；
●通过将所获得的第一参数与所获得的第二参数进行比较来确定要应用于选定的定日镜的定位调整；
●将所确定的定位调整应用于所述选定的定日镜。
2.根据权利要求1所述的方法，该方法还包括以下步骤：
●考虑所识别的感兴趣区域将每个所捕获的图像转换成灰度，使得每个感兴趣区域上的每个像素已经分配了与其灰度级对应的强度值。
3.根据权利要求1或2中任一项所述的方法，其中，对于至少一个选定的定日镜，考虑所识别的所述选定的定日镜的所述反射表面的轮廓来识别每个所捕获的图像上的感兴趣区域的步骤包括将所述感兴趣区域识别为所述选定的定日镜的整个所述反射表面。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一成像装置和所述第二成像装置被竖直地布置，并且其中，确定要应用于所述选定的定日镜的定位调整的步骤包括确定与所述选定的定日镜的海拔相关的定位调整。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一成像装置和所述第二成像装置被水平地布置，并且其中，确定要应用于所述选定的定日镜的定位调整的步骤包括确定与所述选定的定日镜的方位相关的定位调整。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述成像装置包括四个成像装置，所述四个成像装置中的两个成像装置被竖直地布置，并且另外两个成像装置被水平地布置，并且其中，确定要应用于所述选定的定日镜的定位调整的步骤包括确定与所述选定的定日镜的海拔和方位分别相关的定位调整。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，获得每个所捕获的图像上的每个选定的定日镜的所述反射表面的所述角点的所述实际三维坐标的步骤包括：
●提供所述选定的定日镜的枢转点的实际三维坐标；
●提供所述瞄准点的实际三维坐标；
●提供在给定时间太阳在方位和海拔上的位置；
●提供所述选定的定日镜的所述反射表面的大小；
●考虑所述选定的定日镜的所述枢转点的所述实际三维坐标以及太阳在方位和海拔上的所述位置，确定从所述选定的定日镜的所述枢转点到所述太阳的太阳矢量；
●考虑所述选定的定日镜的所述枢转点的所述实际三维坐标和所述瞄准点的所述实际三维坐标，确定从所述选定的定日镜的所述枢转点到所述瞄准点的矢量；
●考虑所述太阳矢量、从所述选定的定日镜的所述枢转点到所述瞄准点的所述矢量，确定所述选定的定日镜的所述反射表面的法向矢量；
●根据所确定的法向矢量获得所述选定的定日镜的所述反射表面在方位和海拔上的位置；
●考虑所获得的所述选定的定日镜的所述反射表面的在方位和海拔上的位置、所述选定的定日镜的所述反射表面的所述大小以及所述选定的定日镜的所述枢转点的所述实际三维坐标，识别所述选定的定日镜的所述反射表面的所述角点的所述实际三维坐标。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述太阳在方位和海拔上的所述位置基于所述厂的地理坐标、在所述给定时间的时间数据以及在所述给定时间的气象数据。
9.根据权利要求7至8中任一项所述的方法，其中，
确定所述选定的定日镜的所述反射表面的所述法向矢量的步骤通过与反射定律相关的数学公式来执行：
Figure FDA0002238744600000031
其中，
Figure FDA0002238744600000041
表示从所述选定的定日镜的所述枢转点到所述瞄准点的所述矢量，
Figure FDA0002238744600000042
表示所述太阳矢量，
Figure FDA0002238744600000043
表示所述法向矢量，以及θi是所述太阳辐射的入射角和反射角。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，通过将所获得的第一参数与所获得的第二参数进行比较来确定要应用于所述选定的定日镜的定位调整的步骤包括：针对每个给定时间，
●将所获得的第一参数与所获得的第二参数进行比较；
●确定所获得的第一参数与所获得的第二参数之间的比较是否导致相等；
如果所述第一参数和所述第二参数不相等，
●对所述选定的定日镜应用预定的定位调整；
对于至少由所述第一成像装置捕获的新图像和由所述第二成像装置捕获的新图像：
●考虑所获得的每个所捕获的图像上对应的选定的定日镜的所述反射表面的所述角点的实际三维坐标和所提供的线性变换，获得所述选定的定日镜的所述反射表面的所述角点在每个所捕获的图像上以像素为单位的所述二维坐标；
●考虑所获得的所述选定的定日镜的所述反射表面的所述角点在每个所捕获的图像上以像素为单位的二维坐标，识别所述选定的定日镜的所述反射表面在每个所捕获的图像上的轮廓；
●考虑所识别的所述选定的定日镜的所述反射表面的轮廓，识别所述选定的定日镜在每个所捕获的图像上的感兴趣区域；
●获得第一参数，所述第一参数与由所述第一成像装置捕获的所述图像上与所述选定的定日镜对应的所述感兴趣区域的所述像素的强度相关；
●获得第二参数，所述第二参数与由所述第二成像装置捕获的所述图像上与所述选定的定日镜对应的所述感兴趣区域的所述像素的强度相关；
●对所述方法的控制转到将所获得的第一参数与所获得的第二参数进行比较的先前步骤；
如果所述第一参数和所述第二参数相等，
●则建立至少一个预定的调整作为应用的定位调整。
11.根据权利要求10所述的方法，该方法还包括以下步骤：如果所述第一参数和所述第二参数相等，
●则存储应用于所述选定的定日镜的至少一个预定的定位调整。
12.根据权利要求1所述的方法，其中，通过将所获得的第一参数与所获得的第二参数进行比较来确定要应用于所述选定的定日镜的所述定位调整的步骤包括：针对每个给定时间，
●考虑所述选定的定日镜完美地指向所述瞄准点，提供表示在所述给定时间由所述选定的定日镜反射在接收器上或另选地在目标上的太阳辐射的数学函数f(x)，所述太阳辐射与相对于所述瞄准点的距离相关；
●提供所述第一成像装置与所述瞄准点之间的距离；
●提供所述第二成像装置与所述瞄准点之间的距离；
●根据以下公式确定所述定日镜中要被校正的距离：
Figure FDA0002238744600000051
其中，G1是与在由所述第一成像装置捕获的所述图像上与所述选定的定日镜对应的所述感兴趣区域的所述像素的所述强度相关的所述第一参数，G2是与在由所述第二成像装置捕获的所述图像上与所述选定的定日镜对应的所述感兴趣区域的所述像素的所述强度相关的所述第二参数；C1是所提供的所述第一成像装置与所述瞄准点之间的距离，C2是所提供的所述第二成像装置与所述瞄准点之间的距离；d是要确定的距离；
●考虑所确定的距离d，获得要应用于所述选定的定日镜的所述定位调整。
13.根据权利要求1所述的方法，其中，获得与由所述第一成像装置捕获的所述图像上与所述选定的定日镜对应的所述感兴趣区域的所述像素的所述强度相关的第一参数的步骤包括：
●识别包含在所述感兴趣区域中的所述像素；
●获得与所识别的像素的平均强度相关的所述第一参数。
14.根据权利要求1所述的方法，其中，获得与由所述第二成像装置捕获的所述图像上与所述选定的定日镜对应的所述感兴趣区域的所述像素的所述强度相关的第二参数的步骤包括：
●识别包含在所述感兴趣区域中的所述像素；
●获得与所识别的像素的平均强度相关的所述第二参数。
15.一种计算机可读存储介质，其上实现有计算机程序，该计算机程序包括程序指令，所述程序指令用于使计算机系统执行根据权利要求1至14中任一项所述的、校准热电太阳能发电厂的定日镜场中的至少一个选定的定日镜的方法。
16.根据权利要求15所述的计算机可读存储介质，其中，所述计算机程序被承载在载波信号上。
17.一种用于校准热电太阳能发电厂的定日镜场中的至少一个选定的定日镜的系统，所述厂包括至少一个瞄准点和多个成像装置，所述至少一个瞄准点接收由所述定日镜反射的太阳辐射，所述多个成像装置中的每一个被配置成在给定时间捕获定日镜场的图像，所述成像装置被布置成接收由所述定日镜反射的环日辐射，所述系统被配置成：
●针对每个成像装置提供线性变换，所述线性变换用于将所述厂中的点的实际三维坐标转换成所述点在所捕获的图像上以像素为单位的二维坐标；
●获得每个所捕获的图像上的每个选定的定日镜的反射表面的角点的所述实际三维坐标；
对于至少在给定时间由第一成像装置捕获的图像和在给定时间由第二成像装置捕获的图像：
●考虑所获得的每个所捕获的图像上对应的选定的定日镜的所述反射表面的所述角点的实际三维坐标和所提供的线性变换，获得每个选定的定日镜的所述反射表面的所述角点在每个所捕获的图像上以像素为单位的所述二维坐标；
●考虑所获得的所述选定的定日镜的所述反射表面的所述角点在每个所捕获的图像上以像素为单位的二维坐标，识别每个选定的定日镜的所述反射表面在每个所捕获的图像上的轮廓；
●考虑所识别的所述选定的定日镜的所述反射表面的轮廓，识别每个选定的定日镜在每个所捕获的图像上的感兴趣区域，每个感兴趣区域与所述选定的定日镜的所述反射表面相关联；所述系统还被配置成：
○考虑所获得的所述选定的定日镜的所述反射表面的遮蔽/遮挡区域的以像素为单位的二维坐标，通过在每个所捕获的图像上从所述选定的定日镜的所述反射表面去除所述遮蔽/遮挡区域来识别所述感兴趣区域，
对于至少一个选定的定日镜：
●提供所述定日镜场中的至少一个定日镜，所述至少一个定日镜在给定时间遮蔽/遮挡所述选定的定日镜的所述反射表面；
●考虑所提供的所述定日镜场中遮蔽/遮挡所述选定的定日镜的所述反射表面的定日镜，获得所述选定的定日镜的所述反射表面的所述遮蔽/遮挡区域的所述实际三维坐标；
●考虑所获得的所述遮蔽/遮挡区域的实际三维坐标和所提供的线性变换，获得所述选定的定日镜的所述反射表面的所述遮蔽/遮挡区域在每个所捕获的图像上以像素为单位的所述二维坐标，
对于每个选定的定日镜：
●获得第一参数，所述第一参数与由所述第一成像装置捕获的所述图像上与所述选定的定日镜对应的所述感兴趣区域的所述像素的强度相关；
●获得第二参数，所述第二参数与由所述第二成像装置捕获的所述图像上与所述选定的定日镜对应的所述感兴趣区域的所述像素的强度相关；
●通过将所获得的第一参数与所获得的第二参数进行比较来确定要应用于所述选定的定日镜的定位调整；
●将所确定的定位调整应用于所述选定的定日镜。
18.根据权利要求17所述的系统，该系统被配置成：
●考虑所识别的感兴趣区域将每个所捕获的图像转换成灰度，使得每个感兴趣区域上的每个像素已经分配了与其灰度级对应的强度值。
19.根据权利要求17至18中任一项所述的系统，其中，所述成像装置以这样的方式被定位：使得每个定日镜的所述反射表面朝向所述接收器反射的所述辐射处于大于4.65mrad的角度。
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