数字化“日月运动”观测演示仪

是一种利用高科技手段，融合天文、地理、数学、物理、数码拍摄、计算机信息处理等多种技术的仪器。其主要原理是：太阳光照在一球体上，经摄像头拍摄存入电脑，由AVCapture控件分析位图格式。接着，利用数字图形处理技术读取所需信息，将数据转化成二维图像锁定，从而得到坐标值。根据自动记录的数值，既可模拟太阳运行轨迹，又可通过算法的“关系建立”将坐标值转化成同时刻太阳的地平经度和仰角，还能与天文台数据进行对比分析。与之类似，本仪器还对月亮的运动进行了观测。本发明对推算某一地区的经纬度、时差、黄道带、白道带等有极大作用；能演示任何地方、节气的太阳周日视位置、周日视运动轨迹及月亮的运行规律；即使阴雨天，也可由电脑趋势回归分析得出数据。此外，程序中用到的YUV矩阵变化和卷积掩模技术可应用于任何需识别物体形状特征的场所；摄像图形处理技术可应用于任何需定时观测物体移动的场所；八连跟踪边界技术可应用于任何需判定物体外形轮廓的场所。本发明旨在揭示月球、地球运动牵涉到的很多知识，可作为学生的学具、老师的教具、其他相关学科爱好者的学习平台，对各科的研究性学习和野外工作者自行定位等有很高的实用价值。

基本原理与结构

将一个不锈钢球体固定，用来聚焦太阳光。购买一个能和笔记本电脑相连的电子摄像头，安装在一根高度恒定的金属杆上方，且杆与球体间距不变。当摄像头拍摄到球体反射的太阳光点后，能自动将其输入计算机，采用事先由Visual Basic 6.0程序编制好的各种程序，就可将这些数据进行相关转换，从而得到太阳视运动轨迹、地平经度和仰角、月亮的运动情况等，并将这些内容进行显示及保存，以便日后回放、研究和比较。本项目的研制过程中采用了以下设备：采用一个聚光程度相对较好、直径50cm的不锈钢球；采用一根高为1.5m的笔直细杆，用以先期测算太阳位置角度；采用一根高度恒定的金属杆固定摄像头；采用“环宇飞扬”公司制作的“201D+”型号摄像头对太阳光点进行定时拍摄；采用笔记本电脑，将摄像头与它相连接；采用一半球形玻璃罩作为“天球”，在其表面安装一系列发光二极管，用电脑控制可演示出任意时间的日月视运行轨迹。

优点与创新性

1.测量与显示太阳的视位置：地平经度和仰角；

2.显示与测算真太阳时,通过查表可得时差；

3.测各节气上海地区日照角、计算各地磁偏角、计算任何位置经纬度；

4.演示任何地方、任何节气太阳周日视运动，阴天也可由电脑趋势回归分析得出相关数据；

5.对月亮运行的白道带做深入研究,从而根据月相等推算农历日期；

6.编程中的YUV矩阵变化和卷机掩摸技术可用于其他任何需识别物体形状特征的场所；

7.编程中的八连判定技术可用于其他任何需检测物体轮廓、测定物体边界或识别特殊图案（即采用模式识别，再用图像处理后得到平滑图）的场所；

8.编程中的数字图形处理技术可用于其他任何需定时观测物体移动的场所。

是一套集观赏性、实用性于一体的装置，通过此发明，可帮助学生更好地了解与掌握月球和地球运行的规律，及各种其他相关知识，教师可将它作为教具，进行生动、有趣的课堂教学，寓教于乐。同时，它还可作为学校、公园等处的科技景观标志，供广大市民学习、观赏，以激发他们对天文、计算机等的兴趣和热爱。另外，它对研究历法、研究时差、精确定位等都有相当高的实际价值。