基于图像识别的线性菲涅尔反射镜面型检测方法研究

一次反射镜作为线性菲涅尔式光热发电系统中收集太阳能与实现光热转换的关键部件，其面型质量对系统的光学性能和整体效率有着直接影响。传统的面型检测技术存在操作复杂、成本高昂、效率低下等问题，所以对一次反射镜面型检测技术的优化研究具有重要意义。本文基于图像识别设计了一种新型反射镜面型检测系统，并对图像预处理、特征提取等关键技术进行了研究。

能源作为现代社会发展的重要支撑，为经济繁荣和社会进步提供了无可替代的动力。但随着化石能源的过度使用，环境污染和生态破坏等问题日益凸显。在经济发展与环境保护之间找到平衡点，是人类当前面临的现实挑战。

为了实现可持续发展， 能源转型势在必行。

太阳能作为一种清洁、可持续的能源， 因其储量丰富、绿色环保等优点，已经成为世界各国在能源转型道路上的重要选择之一。聚光太阳能发电技术(Concentrating Solar Power, CSP)作为太阳能发电技术中的一种，因其电力输出稳定、可调节性强等特点，吸引了大量学者与相关企业的研究与关注。在现有的CSP 技术中，线性菲涅尔式(Linear Fresnel Reflector, LFR)光热发电技术以其结构简单、土地利用率高、抗风能力强、布置灵活等优点，逐渐成为了聚光太阳能发电领域备受关注的热点技术[1] [2] [3]。

一次反射镜作为LFR 系统中收集太阳能与实现光热转换的关键部件，其面型质量对系统的光学性能和整体效率有着直接影响。

Bothe 等人提出了一种基于条纹反射的三维表面测量方案， 该方案通过从条纹图像中计算镜面的全局斜率分布来重建原始的三维表面形状。对理论测量精度进行了分析，并在实践中测量的平面镜和非球面镜上验证了该方法的有效性。Shortis 等人通过在槽型聚光镜的表面安装大量标记点，并利用多台相机从不同角度拍摄被测反射镜的图像，然后基于共线原理获得每个标记点的三维空间坐标，从而精确重建了聚光镜的表面形状。传统的面型检测技术存在操作复杂、成本高昂、效率低下等问题，所以对一次反射镜面型检测技术的优化研究具有重要意义。本文基于图像识别设计了一种新型反射镜面型检测系统，并对图像预处理、特征提取等关键技术进行了研究。

2. 线性菲涅尔聚光器优化与光斑特征研究 2.1. 线性菲涅尔聚光器 2.1.1. 线性菲涅尔式聚光器模型 太阳辐射能量密度较低，要想得到较高的集热温度，就必须通过聚光器来实现。线性菲涅尔聚光器主要由三部分组成：主反射镜阵列、跟踪控制装置和聚光器接收器。主反射镜通常具有线性的菲涅尔式结构，这种设计可以使得主反射镜实现对入射光线的集中和聚焦，将太阳光聚集并反射到二次反射镜当中。主反射镜的反射特性决定了聚光器的光学性能。其设计应考虑到光线的入射角度和反射率，以最大程度地提高光线的反射效率，从而实现聚焦效果[4]。采用聚光器二次聚光的线性菲涅尔式聚光器如图1