金东浩 谢冬雪 王国庆 冯力静

摘 要：太阳影子定位技术通过分析视频中物体的影子变化，确定视频拍摄的地点和日期。本文旨对太阳影子定位技术中的影子变化、时间地点、视频拍摄定位三个问题进行探讨。针对问题一，借助几何和天文知识，建立了太阳影子长度关于其所在地理位置和物体高度的模型，分析了影子长度关于各个参数的变化规律；针对问题二，已知影子顶点数据的情况，确定该物体的经纬度。分别求出该点的经度、纬度，先从经度问题入手，利用拟合曲线从影长与时刻的关系中找出最短影长确定出当地正午时刻的北京时间；针对问题三，除了求解地点，还需要求解日期，基于最小二乘法思想后建立双目标优化模型。以影长差值平方和、斜率角差平方和最小作為目标函数。将多目标转化成单目标，运用人工鱼群算法根据附录2和附录3的数据运用模型进行求解得出相应直杆可能的地点和日期。针对问题四，根据附件中的视频，利用MATLAB以等时间间隔提取出视频关键帧，再以视频帧的像素点建立直角坐标系，划定直杆顶端及底部坐标，划定阴影区域，利用膨胀技术消除噪点影响后，确定直杆的阴影定点坐标。通过相似转化得到影子长度。画出影子长度和时间的变化关系，利用问题二的太阳影子定位模型的原理，建立视频拍摄地点定位模型，得到视频的拍摄地点。如果拍摄日期未知，再使用最小二乘法拟合影子长度的最小值时间（正午时间），求出经度，然后以约束条件加入求出纬度。……