【正文】 量的工作原理，介紹了在 16個(gè)不同方向計(jì)算破片投影面積方法，并計(jì)算出了相應(yīng)的角度。機(jī)器視覺技術(shù)是計(jì)算機(jī)科學(xué)、光學(xué)、自動(dòng)化技術(shù)、模式識別和人工智能技術(shù)等多種技術(shù)的綜合。 本文研究了機(jī)器視覺技術(shù)在彈藥測試設(shè)備研制工作中的應(yīng)用情況，包括破片迎風(fēng)面積測量、彈藥 ICT 圖像增強(qiáng)、拍攝航彈導(dǎo)彈等飛行目標(biāo)運(yùn)動(dòng)軌跡的圖像序列中弱小運(yùn)動(dòng)目標(biāo)識別、基于激光靶的非接觸式戰(zhàn)斗部破片飛行速度測量等項(xiàng)目。利用激光束作為信號源，光敏三極管作為傳感器，構(gòu)成激光幕。采用接觸式區(qū)截法測量破片飛行速度時(shí)，靶面只能一次性使用，每測量一發(fā)戰(zhàn)斗部就 需要消耗很多靶面；同時(shí)爆炸激起的砂粒、石子等異物觸及靶面也會(huì)產(chǎn)生異常信號，而這種信號無法自動(dòng)剔除，因此，接觸式區(qū)截法存在準(zhǔn)確度差、效率低下、費(fèi)用較高等問題。包含弱小運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的序列圖像信噪比很低，目標(biāo)難以自動(dòng)識別，因此，首先采用基于塊匹配技術(shù)配準(zhǔn)圖像序列，對原始圖像序列進(jìn)行切割，得到大小一致的配準(zhǔn)圖像序列，然后采用基于能量累加的背景去除技術(shù)，對圖像序列進(jìn)行圖像間平均，得到背景圖像，從圖像序列中減去背景圖像，獲得包含目 標(biāo)及噪聲的圖像序列；采用自適應(yīng)閾值分割技術(shù)，對去除背景后的圖像序列進(jìn)行閾值分割，得到包含目標(biāo)及噪聲點(diǎn)的二值圖像；最后利用目標(biāo)幀間相關(guān)的特點(diǎn)，根據(jù)目標(biāo)的速度梯度和方向梯度，對二值圖像中所有的點(diǎn)進(jìn)行幀間相關(guān)性判斷，對于幀間不相關(guān)點(diǎn)判別為噪聲點(diǎn)，去除噪聲點(diǎn)后，獲取目標(biāo)點(diǎn)，并計(jì)算出目標(biāo)坐標(biāo)值，在原圖像上進(jìn)行標(biāo)注。 ICT(Industrial Computerized Tomography)是以 γ 射線或高能 X射線為探測手段，能快速、直觀、準(zhǔn)確地顯現(xiàn)出被測物體斷面內(nèi)部結(jié)構(gòu)的二維圖像，高分 辨率地展示被測物體的空間密度、區(qū)分物體內(nèi)部細(xì)小的結(jié)構(gòu)變化，但由于受到所采用的物理方法、被測物體內(nèi)部密度分布以及射線散射、電子器件噪聲等多種因素的影響，不可避免出現(xiàn)圖像質(zhì)量下降、圖像模糊、邊緣和細(xì)節(jié)不清晰等問題，給圖像判別帶來一定的困難，因此，需要對圖像進(jìn)行增強(qiáng)處理，改善 ICT 圖像的視覺質(zhì)量，然后根據(jù)目標(biāo)的灰度特性和形狀特性，做出正確的判別，得到客觀、準(zhǔn)確的結(jié)論。研究了控制電路的設(shè)計(jì)方法以及主機(jī)與單片機(jī)通信的方法。 本文介紹了數(shù)字圖像處理的一些常用算法，提出了基于改進(jìn)的 Hough 變換檢測橢圓參數(shù)的算法，利用雙對稱軸圖形其邊界上切線斜率相等的對偶點(diǎn)連線必過中心點(diǎn)的原理，先對橢圓進(jìn)行邊緣檢測，邊界閉合，然后求出邊界點(diǎn)的切線斜率，找出對偶點(diǎn)，采用 Hough 變換的方法，計(jì)算圖形的中心點(diǎn)坐標(biāo)，求出長半軸與短半軸 的長度，以及長軸的方向，得到任意橢圓的 5 個(gè)參數(shù)；運(yùn)用 MATLAB 仿真計(jì)算，與傳統(tǒng)的 Hough 變換相比，計(jì)算任意橢圓參數(shù)的速度提高了近 20 倍。 作為計(jì)算機(jī)科學(xué)的一個(gè)重要分支，機(jī)器視覺技術(shù)在近幾十年得到了快速發(fā)展，它主要是利用數(shù)字化輸入設(shè)備，獲取自然界的各種圖像及視頻數(shù)據(jù)，將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信息，然后用計(jì)算機(jī)作為工具對獲取的客觀世界的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行研究。對該測量方法進(jìn)行了誤差分析，并進(jìn)行了激光靶和天幕靶槍彈測速對比實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，該方法測速精度能達(dá)到 ％。 本文分析了破片在空中飛行的特點(diǎn)，研究了非接觸式區(qū)截法測量破片群速度的方法。接觸式區(qū)截法由于靶面本身會(huì)對破片產(chǎn)生阻擋，影響破片飛行速度，測速用的多個(gè)靶面不能前后擺放，必須相互錯(cuò)開，因此，這樣計(jì)算破片飛行速度時(shí)，多個(gè)靶面所采集的數(shù)據(jù)不是同一塊破片的數(shù)據(jù)，而是擊中靶面的飛行速度最快的破片的數(shù)據(jù)，所以只能假定擊中多個(gè)靶面的破片飛行速度相同，這與實(shí)際情況顯然不符，也就是說這種假定是不合理的，在實(shí)踐中，采用接觸式區(qū)截法測量破片速度時(shí)，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)異常的數(shù)據(jù)。 本文研究了利用遠(yuǎn)距離拍攝獲得的航彈、導(dǎo)彈等飛行目標(biāo)運(yùn)動(dòng)軌跡的圖像序列，分析了這些圖像的特點(diǎn)，研究了目標(biāo)自動(dòng)識別的方法。研究結(jié)果表明，該設(shè)備的研制達(dá)到了設(shè)計(jì)方案要求，能準(zhǔn)確、快速地測量破片迎風(fēng)面積。研究了相機(jī)及載物臺的運(yùn)動(dòng)控制方法，采用逐步逼近的方法可以使相機(jī)準(zhǔn)確定位，采用電壓調(diào)整的方法可以使載物臺快速、準(zhǔn)確定位到預(yù)定位置。 本文在查閱大量文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，首先回顧了機(jī)器視覺技術(shù)的發(fā)展歷史，介紹了機(jī)器視覺技術(shù)在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生、國防軍事等各個(gè)領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用情況，然后進(jìn)行了機(jī)器視覺技術(shù)在彈藥測試設(shè)備中的應(yīng)用研究?？梢栽谠S多設(shè)備的研制方案中運(yùn)用機(jī)器視 覺技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)客觀、準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)、非接觸的測量過程，提高測試設(shè)備的自動(dòng)化水平，加快常規(guī)兵器測試設(shè)備的發(fā)展。當(dāng)戰(zhàn)斗部爆炸時(shí)，多路計(jì)時(shí)儀啟動(dòng)，當(dāng)破片飛過激光幕時(shí)，實(shí)時(shí)記錄破片飛過激光幕的時(shí)間及坐標(biāo)數(shù)據(jù)，運(yùn)用圖像處理技術(shù)中的目標(biāo)識別方法，利用同一破片飛過兩個(gè)激光幕的時(shí)間及坐標(biāo)數(shù)據(jù)相關(guān)的 特點(diǎn)，準(zhǔn)確識別出飛過兩個(gè)激光幕的同一破片數(shù)據(jù)，從而準(zhǔn)確計(jì)算出破片的飛行速度，對異常數(shù)據(jù)能夠自動(dòng)剔除。有人提出了采用 6光幕天幕靶測量破片速度的方法，雖然可以非接觸測量破片速度，但該方法設(shè)備布設(shè)繁瑣，計(jì)算復(fù)雜，不利于野外工作場合快速測量破片群速度。 本文進(jìn)行了基于激光靶的戰(zhàn)斗部破片群飛行速度測量方法研究，介紹了國內(nèi)外目前在破片速度測量中采用的方法，分析了傳統(tǒng)的接觸式區(qū)截法與高速攝影法測量破片飛行速度方法 存在的問題。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，采用數(shù)字圖像處理技術(shù)中的特定算法處理 ICT圖像，能夠提高 ICT 圖像的視覺效果，增強(qiáng)圖像的清 晰度與對比度，增大目標(biāo)與背景的差別，從而有利于對 ICT 圖像缺陷的自動(dòng)識別。研究了圖像面積的計(jì)算方法，分析了圖像面積計(jì)算過程中的難點(diǎn)，研究了圖像細(xì)分技術(shù)、蒙板技術(shù)及動(dòng)態(tài)鏈接庫技術(shù)在設(shè)備研制過程中的應(yīng)用。介紹了設(shè)備的結(jié)構(gòu)、功能及工作流程，研究了提高面積計(jì)算精度與工作效率的方法，采用不同方向的 4臺 CCD相機(jī)，對置于亮背景載物臺上的目標(biāo)進(jìn)行圖像拍攝，同時(shí)載物臺在計(jì)算機(jī)的控制下按預(yù)定程序進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，這樣只需要載物臺旋轉(zhuǎn) 4次，就可以拍攝到需要的 16 個(gè) 方向的目標(biāo)圖像，大大提高了工作效率，減少了測量時(shí)間；為適應(yīng)不同大小的破片，提高面積測量精度，在計(jì)算機(jī)的控制下，相機(jī)可以前后移動(dòng)，使目標(biāo)的圖像盡可能充滿攝影視場，使用調(diào)焦鏡頭，在計(jì)算機(jī)控制下，鏡頭前后移動(dòng)，使目標(biāo)清晰地成像在 CCD像面上：相機(jī)和鏡頭的移動(dòng)均由計(jì)算機(jī)控制，由絲杠帶動(dòng)，在直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下，沿著導(dǎo)軌前后移動(dòng)，移動(dòng)的距離由光柵尺實(shí)時(shí)記錄。以機(jī)器視覺技術(shù)為基礎(chǔ)的智能識別代替人眼視覺具有很大的優(yōu)勢和發(fā)展前景，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通以及軍事等領(lǐng)域。研究結(jié)果表明，在彈藥測試領(lǐng)域，機(jī)器視覺技術(shù)大有可為。測量系統(tǒng)包括基座、兩個(gè)激光幕、多路計(jì)時(shí)儀以及計(jì)算機(jī)。而高速攝影法測量破片飛行速度存在的問題主要是： (1)設(shè)備組成復(fù)雜、龐大，野外試驗(yàn)現(xiàn)場布置困難多： (2)膠片上破片數(shù)量多，在不同影像中識別同一破片難度很大； (3)在瞬態(tài)高溫、高壓、強(qiáng)沖擊下拍攝的 X 射線底片，圖像質(zhì)量較差，人工判讀過程中不可避免引入人為誤差； (4)由于判斷破片飛行距離僅在攝影視場內(nèi)進(jìn)行，而攝影視場尺寸有限，人工判讀中的微小誤差會(huì)被放大； (5)膠片需要試驗(yàn)后沖洗，判讀需要沖洗出膠片才能進(jìn)行，實(shí)時(shí)性差。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該方法能夠有效地在航彈、導(dǎo)彈等飛行目標(biāo)運(yùn)動(dòng)軌跡的圖像序列中準(zhǔn)確識別出弱小運(yùn)動(dòng)目標(biāo)。本文結(jié)合彈藥 ICT 圖像缺陷檢測方法研究，提出了基于小波圖像融合及數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的ICT 圖像增強(qiáng)方法。進(jìn)行了系統(tǒng)軟 件設(shè)計(jì)，包括軟件總體設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫管理及圖像處理。 本文介紹了破片迎風(fēng)面積測量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案和研制工作，分析了采用 “ 正二十面體 ” 方法進(jìn)行破片迎風(fēng)面積測量的工作原理，介紹了在 16 個(gè)不同方向計(jì)算破片投影面積方法，并計(jì)算出了相應(yīng)的角度。機(jī)器視覺技術(shù)是計(jì)算機(jī)科學(xué)、光學(xué)、自動(dòng)化技術(shù)、模式識別和人工智能技術(shù)等多種技術(shù)的綜合。 本文研究了機(jī)器視覺技術(shù)在彈藥測試設(shè)備研制工作中的應(yīng)用情況，包括破片迎風(fēng)面積測量、彈藥 ICT 圖像增強(qiáng)、拍攝航彈導(dǎo)彈等飛行目標(biāo)運(yùn)動(dòng)軌跡的圖像序列中弱小運(yùn)動(dòng)目標(biāo)識別、基于激光靶的非接觸式戰(zhàn)斗部破片飛行速度測量等項(xiàng)目。利用激光束作為信號源，光敏三極管作為傳感器，構(gòu)成激光幕。采用接觸式區(qū)截法測量破片飛行速度時(shí)，靶面只能一次性使用，每測量一發(fā)戰(zhàn)斗部就需要消耗很多靶面；同時(shí)爆炸激起的砂粒、石子等異物觸及靶面也會(huì)產(chǎn)生異常信號，而這種信號無法自動(dòng)剔除，因此，接觸式區(qū)截法存在準(zhǔn)確度差 、效率低下、費(fèi)用較高等問題。包含弱小運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的序列圖像信噪比很低，目標(biāo)難以自動(dòng)識別，因此，首先采用基于塊匹配技術(shù)配準(zhǔn)圖像序列，對原始圖像序列進(jìn)行切割，得到大小一致的配準(zhǔn)圖像序列，然后采用基于能量累加的背景去除技術(shù)，對圖像序列進(jìn)行圖像間平均，得到背景圖像，從圖像序列中減去背景圖像，獲得包含目標(biāo)及噪聲的圖像序列；采用自適應(yīng)閾值分割技術(shù)，對去除背景后的圖像序列進(jìn)行閾值分割，得到包含目標(biāo)及噪聲點(diǎn)的二值圖像；最后利用目標(biāo)幀間 相關(guān)的特點(diǎn)，根據(jù)目標(biāo)的速度梯度和方向梯度，對二值圖像中所有的點(diǎn)進(jìn)行幀間相關(guān)性判斷，對于幀間不相關(guān)點(diǎn)判別為噪聲點(diǎn)，去除噪聲點(diǎn)后，獲取目標(biāo)點(diǎn)，并計(jì)算出目標(biāo)坐標(biāo)值，在原圖像上進(jìn)行標(biāo)注。 ICT(Industrial Computerized Tomography)是以 γ 射線或高能 X射線為探測手段，能快速、直觀、準(zhǔn)確地顯現(xiàn)出被測物體斷面內(nèi)部結(jié)構(gòu)的二維圖像，高分辨率地展示被測物體的空間密度、區(qū)分物體內(nèi)部細(xì)小的結(jié)構(gòu)變化，但由于受到所采用的物理方法、被測物體內(nèi)部密度分布以及射線散射、電子器件 噪聲等多種因素的影響，不可避免出現(xiàn)圖像質(zhì)量下降、圖像模糊、邊緣和細(xì)節(jié)不清晰等問題，給圖像判別帶來一定的困難，因此，需要對圖像進(jìn)行增強(qiáng)處理，改善 ICT 圖像的視覺質(zhì)量，然后根據(jù)目標(biāo)的灰度特性和形狀特性，做出正確的判別，得到客觀、準(zhǔn)確的結(jié)論。研究了控制電路的設(shè)計(jì)方法以及主機(jī)與單片機(jī)通信的方法。 本文介紹了數(shù)字圖像處理的一些常用算法，提出了基于改進(jìn)的 Hough 變換檢測橢圓參數(shù)的算法，利用雙對稱軸圖形其邊界上切線斜率相等的對偶點(diǎn)連線必過中心點(diǎn)的原理，先對橢圓進(jìn)行邊緣檢測，邊界閉合，然后求出邊界點(diǎn)的切線斜率，找出對偶點(diǎn)，采用 Hough 變換的方法，計(jì)算圖形的中心點(diǎn)坐標(biāo)，求出長半軸與短半軸的長度，以及長軸的方向，得到任意橢圓的 5個(gè)參數(shù)；運(yùn)用 MATLAB 仿真計(jì)算，與傳統(tǒng)的 Hough 變換相比，計(jì)算任意橢圓參數(shù)的速度提高 了近 20倍。測試計(jì)量技術(shù)及儀器專業(yè)畢業(yè)論文 [精品論文 ] 機(jī)器視覺技術(shù)在彈藥測試設(shè)備中的應(yīng)用研究 關(guān)鍵詞：機(jī)器視覺 圖像處理 彈藥測試 圖像增強(qiáng) 弱小運(yùn)動(dòng) 目標(biāo)檢測 破片群 速度測量 摘要：作為計(jì)算機(jī)科學(xué)的一個(gè)重要分支，機(jī)器視覺技術(shù)在近幾十年得到了快速發(fā)展，它主要是利用數(shù)字化輸入設(shè)備，獲取自然界的各種圖像及視頻數(shù)據(jù)，將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信息，然后用計(jì)算機(jī)作為工具對獲取的客觀世界的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行研究。 本文在查閱大量文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，首先回顧了機(jī)器視覺技術(shù)的發(fā)展歷史，介紹了機(jī)器視覺技術(shù)在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療 衛(wèi)生、國防軍事等各個(gè)領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用情況，然后進(jìn)行了機(jī)器視覺技術(shù)在彈藥測試設(shè)備中的應(yīng)用研究。研究了相機(jī)及載物臺的運(yùn)動(dòng)控制方法，采用逐步逼近的方法可以使相機(jī)準(zhǔn)確定位，采用電壓調(diào)整的方法可以使載物臺快速、準(zhǔn)確定位到預(yù)定位置。研究結(jié)果表明，該設(shè)備的研制達(dá)到了設(shè)計(jì)方案要求，能準(zhǔn)確、快速地測量破片迎風(fēng)面積。 本文研究了利用遠(yuǎn)距離拍攝獲得的航彈、導(dǎo)彈等飛行目標(biāo)運(yùn)動(dòng)軌跡的圖像序列，分析了這些圖像的特點(diǎn)，研究了目標(biāo)自動(dòng)識別的方法。接觸式區(qū)截法由于靶面本身會(huì)對破片產(chǎn)生阻擋，影響破片飛行速度，測速 用的多個(gè)靶面不能前后擺放，必須相互錯(cuò)開，因此，這樣計(jì)算破片飛行速度時(shí)，多個(gè)靶面所采集的數(shù)據(jù)不是同一塊破片的數(shù)據(jù)，而是擊中靶面的飛行速度最快的破片的數(shù)據(jù)，所以只能假定擊中多個(gè)靶面的破片飛行速度相同，這與實(shí)際情況顯然不符，也就是說這種假定是不合理的，在實(shí)踐中，采用接觸式區(qū)截法測量破片速度時(shí)，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)異常的數(shù)據(jù)。 本文分析了破片在空中飛行的特點(diǎn)，研究了非接觸式區(qū)截法測量破片群速度的方法。對該測量方法進(jìn)行了誤差分析，并進(jìn)行了激光靶和天幕靶槍彈測速對比實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，該方法測速精度能達(dá)到 ％。 正文內(nèi)容 作為計(jì)算機(jī)科學(xué)的一個(gè)重要分支，機(jī)器視覺技術(shù)在近幾十年得到了快速發(fā)展，它主要是利用數(shù)字化輸入設(shè)備，獲取自然界的各種圖像及視頻數(shù)據(jù)，將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信息，然后用計(jì)算機(jī)作為工具對獲取的客觀世界的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行研究。 本文介紹了數(shù)字圖像處理的一些常用算法，提出了基于改進(jìn)的 Hough 變換檢測橢圓參數(shù)的算法，利用雙對稱軸圖形其邊界上切線斜率相等的對偶點(diǎn)連線必過中心點(diǎn)的原理，先對橢圓進(jìn)行邊緣檢測，邊界閉合，然后求出邊界點(diǎn)的切線斜率，找出對偶點(diǎn)，采用 Hough 變換的方法，計(jì)算圖形的中心點(diǎn)坐標(biāo)，求出長半軸與短半軸的長度，以及長軸的方向，得到任意橢圓的 5個(gè)參數(shù)；運(yùn)用 MATLAB 仿真計(jì)算，與傳 統(tǒng)的 Hough 變換相比，計(jì)算任意橢圓參數(shù)的速度提高了近 20倍。研究了控制電路的設(shè)計(jì)方法以及主機(jī)與單片機(jī)通信的方法。 ICT(Industrial Computerized Tomography)是以 γ 射線或高能 X射線為探測手段，能快速、直觀、準(zhǔn)確地顯現(xiàn)出被測物體斷面內(nèi)部結(jié)構(gòu)的二維圖像，高分辨率地展示被測物體的空間密度、區(qū)分物體內(nèi)部細(xì)小的結(jié)構(gòu)變化，但由于受到所采用的物 理方法、被測物體內(nèi)部密度分布以及射線散射、電子器件噪聲等多種因素的影響，不可避免出現(xiàn)圖像質(zhì)量下降、圖像模糊、邊緣和細(xì)節(jié)不清晰等問題，給圖像判別帶來一定的困難，因此，需要對圖像進(jìn)行增強(qiáng)處理，改善 ICT 圖像的視覺質(zhì)量，然后根據(jù)目標(biāo)的