【導(dǎo)讀】換為數(shù)字信息，然后用計算機(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。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。器視覺技術(shù)在彈藥測試設(shè)備中的應(yīng)用研究。算任意橢圓參數(shù)的速度提高了近20倍。移動均由計算機(jī)控制，由絲杠帶動，在直流電機(jī)的驅(qū)動下，沿著導(dǎo)軌前后移動，研究了相機(jī)及載物臺的運(yùn)動控制方法，采用逐步。定位到預(yù)定位置。行了系統(tǒng)軟件設(shè)計，包括軟件總體設(shè)計、數(shù)據(jù)庫管理及圖像處理。技術(shù)及動態(tài)鏈接庫技術(shù)在設(shè)備研制過程中的應(yīng)用。達(dá)到了設(shè)計方案要求，能準(zhǔn)確、快速地測量破片迎風(fēng)面積。實驗結(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. 背景的差別，從而有利于對ICT圖像缺陷的自動識別。實驗結(jié)果表明，該方法能夠有效地在航。兩個激光幕、多路計時儀以及計算機(jī)。當(dāng)戰(zhàn)斗部爆炸時，多路計時儀啟動，當(dāng)破

　　

【正文】 進(jìn)行破片迎風(fēng)面積測量的工作原理，介紹了在 16個不同方向計算破片投影面積方法，并計算出了相應(yīng)的角度。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，同時載物臺在計算機(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 個方向的目標(biāo)圖像，大大提高了工作效率，減少了測量時間；為適應(yīng)不同大小的破片，提高面積測量精度，在計算機(jī)的控制下，相機(jī)可以前后移動，使目標(biāo)的圖像盡可能充滿攝影視場，使用調(diào)焦鏡頭，在計算機(jī)控制下，鏡頭前后移動，使目標(biāo)清晰地成像在 CCD像面上：相機(jī)和鏡頭的移動均由計算機(jī)控制，由絲杠帶動，在直流電機(jī)的驅(qū)動下，沿著導(dǎo)軌前后移動，移動的距離由光柵尺實時記錄。研究了相機(jī)及載物臺的運(yùn)動控制方法，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。研究了控制電路的設(shè)計方法以及主機(jī)與單片機(jī)通信的方法。進(jìn)行了系統(tǒng)軟件設(shè)計，包括軟件總體設(shè)計、數(shù)據(jù)庫管理及圖像處理。研究了圖像面積的計算方法，分析了圖像面積計算過程中的難點，研究了圖像細(xì)分技術(shù)、蒙板技術(shù)及動態(tài)鏈接庫技術(shù)在設(shè)備研制過程中的應(yīng)用。研究結(jié)果表明，該設(shè)備的研制達(dá)到了設(shè)計方案要求，能準(zhǔn)確、快速地測量破片迎風(fēng)面積。 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。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。實驗結(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 圖像缺陷的自動識別。 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)動軌跡的圖像序列，分析了這些圖像的特點，研究了目標(biāo)自動識別的方法。包含弱小運(yùn)動目標(biāo)的序列圖像信噪比很低，目標(biāo)難以自動識別，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)及噪聲點的二值圖像；最后利用目標(biāo)幀間相關(guān)的特點，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進(jìn)行幀間相關(guān)性判斷，對于幀間不相關(guān)點判別為噪聲點，去除噪聲點后，獲取目標(biāo)點，并計算出目標(biāo)坐標(biāo)值，在原圖像上進(jìn)行標(biāo)注。實驗結(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)動軌跡的圖像序列中準(zhǔn)確識別出弱小運(yùn)動目標(biāo)。 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。接觸式區(qū)截法由于靶面本身會對破片產(chǎn)生阻擋，影響破片飛行速度，測速用的多個靶面不能前后擺放，必須相互錯開，因此，這樣計算破片飛行速度時，多個靶面所采集的數(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靶面的破片飛行速度相同，這與實際情況顯然不符，也就是說這種假定是不合理的，在實踐中，采用接觸式區(qū)截法測量破片速度時，經(jīng)常會出現(xiàn)異常的數(shù) 據(jù)。采用接觸式區(qū)截法測量破片飛行速度時，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；同時爆炸激起的砂粒、石子等異物觸及靶面也會產(chǎn)生異常信號，而這種信號無法自動剔除，因此，接觸式區(qū)截法存在準(zhǔn)確度差、效率低下、費用較高等問題。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被放大； (5)膠片需要試驗后沖洗，判讀需要沖洗出膠片才能進(jìn)行，實時性差。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，計算復(fù)雜，不利于野外工作場合快速測量破片群速度。 本文分析了破片在空中飛行的特點，研究了非接觸式區(qū)截法測量破片群速度的方法。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。測量系統(tǒng)包括基座、兩個激光幕、多路計時儀以及計算機(jī)。當(dāng)戰(zhàn)斗部爆炸時，多路計時儀啟動，當(dāng)破片飛過激 光幕時，實時記錄破片飛過激光幕的時間及坐標(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激光幕的時間及坐標(biāo)數(shù)據(jù)相關(guān)的特點，準(zhǔn)確識別出飛過兩個激光幕的同一破片數(shù)據(jù)，從而準(zhǔn)確計算出破片的飛行速度，對異常數(shù)據(jù)能夠自動剔除。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驗，結(jié)果表明，該方法測速精度能達(dá)到 ％。 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)動軌跡的圖像序列中弱小運(yùn)動目標(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目。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。可以在許多設(shè)備的研制方案中運(yùn)用機(jī)器視覺技術(shù)，從而實現(xiàn)客觀、準(zhǔn)確、實時、非接觸的測量過程，提高測試設(shè)備的自動化水平，加快常規(guī)兵器測試設(shè)備的發(fā)展。 作為計算機(jī)科學(xué)的一個重要分支，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。機(jī)器視覺技術(shù)是計算機(jī)科學(xué)、光學(xué)、自動化技術(shù)、模式識別和人工智能技術(shù)等多 種技術(shù)的綜合。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。 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。 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連線必過中心點的原理，先對橢圓進(jìn)行邊緣檢測，邊界閉合， 然后求出邊界點的切線斜率，找出對偶點，采用 Hough 變換的方法，計算圖形的中心點坐標(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 個參數(shù)；運(yùn)用 MATLAB 仿真計算，與傳統(tǒng)的 Hough 變換相比，計算任意橢圓參數(shù)的速度提高了近 20 倍。 本文介紹了破片迎風(fēng)面積測量系統(tǒng)的設(shè)計方案和研制工作，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個不同方向計算破片投影面積方法，并計算出了相應(yīng)的角度。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，同時載物臺在計算機(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 個方向的目標(biāo)圖像，大大提高了工作效率，減少了測量時間；為適應(yīng)不同大小的破片，提高面積測量精度，在計算機(jī)的控制下，相機(jī)可以前后移動，使目標(biāo)的圖像盡可能充滿攝影視場，使用調(diào)焦鏡頭，在計算機(jī)控制下，鏡頭前后移動，使目標(biāo)清晰地成像在 CCD像面上：相機(jī)和鏡頭的移動均由計算機(jī)控制，由絲杠帶動，在直流電機(jī)的驅(qū)動下，沿著導(dǎo)軌前后移動，移動的距離由光柵尺實時記錄。研究了相機(jī) 及載物臺的運(yùn)動控制方法，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。研究了控制電路的設(shè)計方法以及主機(jī)與單片機(jī)通信的方法。進(jìn)行了系統(tǒng)軟件設(shè)計，包括軟件總體設(shè)計、數(shù)據(jù)庫管理及圖像處理。研究了圖像面積的計算方法，分析了圖像面積計算過程中的難點，研究了圖像細(xì)分技術(shù)、蒙板技術(shù)及動態(tài)鏈接庫技術(shù)在設(shè)備研制過程中的應(yīng)用。研究結(jié)果表明，該設(shè)備的研制達(dá)到了設(shè)計方案要求，能準(zhǔn)確、快速地測量破片迎風(fēng)面積。 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。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。實驗結(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 圖像缺陷的自動識別。 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)動軌跡的圖像序列，分析了這些圖像的特點，研究了目標(biāo)自動識別的方法。包含弱小運(yùn)動目標(biāo)的序列圖像信噪比很低，目標(biāo)難以自動識別，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)及噪聲點的二值圖像；最后利用目標(biāo)幀間相關(guān)的特點，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進(jìn)行幀間相關(guān)性判斷，對于幀間不相關(guān)點判別為噪聲點，去除噪聲點后，獲取目標(biāo)點，并計算出目標(biāo)坐標(biāo)值，在原圖像上進(jìn)行標(biāo)注。實驗結(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)動軌跡的圖像序列中準(zhǔn)確識別出弱小運(yùn)動目標(biāo)。 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。接觸式區(qū)截法由于靶面本身會對破片產(chǎn)生阻擋，影響破片飛行速度，測速用的多個靶面不能前后擺放，必須相互錯開，因此，這樣計算破片飛行速度時，多個靶面所采集的數(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靶面的破片飛行速度相同，這與實際情況顯然不符，也就是說這種假定是不合理的，在實踐中，采用接觸式區(qū)截法測量破片 速度時，經(jīng)常會出現(xiàn)異常的數(shù)據(jù)。采用接觸式區(qū)截法測量破片飛行速度時，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；同時爆炸激起的砂粒、石子等異物觸及靶面也會產(chǎn)生異常信號，而這種信號無法自動剔除，因此，接觸式區(qū)截法存在準(zhǔn)確度差、效率低下、費用較高等問題。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被放大； (5)膠片需要試驗后沖洗，判讀需要沖洗出膠片才能進(jìn)行，實時性差。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，計算復(fù)雜，不利于野外工作場合快速測量破片群速度。 本文分析了破片在空中飛行的特點，研究了非接觸式區(qū)截法測量破片群速度的方法。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。測量系統(tǒng)包括基座、兩個激光幕、多路計時儀以及計算機(jī)。當(dāng)戰(zhàn)斗部爆炸時，多 路計時儀啟動，當(dāng)破片飛過激光幕時，實時記錄破片飛過激光幕的時間及坐標(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激光幕的時間及坐標(biāo)數(shù)據(jù)相關(guān)的特點，準(zhǔn)確識別出飛過兩個激光幕的同一破片數(shù)據(jù)，從而準(zhǔn)確計算出破片的飛行速度，對異常數(shù)據(jù)能夠自動剔除。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驗，結(jié)果表明，該方法測速精度能達(dá)到 ％。 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)動軌跡的圖像序列中 弱小運(yùn)動目標(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目。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。可以在許多設(shè)備的研制方案中運(yùn)用機(jī)器視覺技術(shù)，從而實現(xiàn)客觀、準(zhǔn)確、實時、非接觸的測量