[发明专利]靶板穿孔毁伤特征测量方法、系统及弹道偏转测量方法

说明书

本发明公开一种靶板穿孔毁伤特征测量方法、系统及弹道偏转测量方法，通过MATLAB编程实现对穿孔的数目、位置、尺寸、毁伤覆盖范围等毁伤特征参数的自动识别、提取和存储，其属于摄像测量领域。包括以下步骤：步骤一：靶板毁伤图像采集；步骤二：图像预处理；步骤三：图像二值化；步骤四：毁伤特征参数提取；步骤五：测量结果存储与输出。该测量方法解决了穿孔特征参数和毁伤覆盖范围难以精确测量的问题，适用于不同尺寸金属靶板、不同形状尺寸和不同分布范围的穿孔毁伤参数测量，该图像识别测试技术具有精度高、效率高的特点，在毁伤效应测试中有广泛的应用前景。

技术领域

本发明属于毁伤效应摄像测量技术领域，提出了种基于图像处理的靶板穿孔毁伤特征测量方法及系统。

背景技术

弹体超高速撞击金属薄板过程中会产生大量的破片，对破片的状态进行测试分析是超高速撞击机理和毁伤效应研究的重要内容，在实验中布置效应靶是研究破片分布及其毁伤特征的常用手段。超高速撞击产生的破片群具有较高的速度，对靶板造成穿孔、成坑、鼓包、撕裂和变形等毁伤。效应靶上的孔洞数目较多，形状各异，有的尺寸较小，通过人工方法进行测量不仅费时费力，还难以进行精确测量。CT扫描和激光扫描也能用于靶板穿孔测试，但同样需要对获得的图像进行毁伤特征提取，与普通摄像相比，这两类方法需要更加昂贵的设备，耗费的时间也更多。

确定穿孔毁伤范围是最小覆盖圆问题，求解最小圆覆盖问题通常采用以下四种算法：二阶锥规划、次梯度方法、二次规划和随机增量算法。但采用这些数学求解的方法会面临两个问题：(1)求解起来比较复杂；(2)穿孔并不是规则的圆形。

发明内容

为了解决现有的靶板穿孔测试方法费时费力、求解过程复杂且精确度较低的问题，本发明基于数字图像处理原理，提出了一种靶板穿孔毁伤特征测量方法。该方法基于数字图像处理原理对图像进行二值化和毁伤特征参数提取，通过编程实现了靶板穿孔毁伤参数的测量及数据自动存储。该方法对摄像设备要求较低，便于校准，适用于不同尺寸金属靶板、不同形状尺寸和不同分布范围的穿孔毁伤参数测量，该图像识别测试技术具有精度高、效率高的特点，在毁伤效应测试中有广泛的应用前景。

本发明的技术解决方案是提供一种基于图像处理的靶板穿孔毁伤特征测量方法，包括以下步骤：

步骤一、采集靶板毁伤图像，获得穿孔图像I1；

步骤二、利用图像处理软件对步骤一获得的穿孔图像I1进行去污点、旋转、分割、滤波和/或转化预处理，获得预处理后的穿孔图像I6；

步骤三、对步骤二预处理后的穿孔图像I6进行二值化处理，获得处理后的二值化图像I9；

步骤四、通过处理步骤三获得的二值化图像I9，提取毁伤特征参数，所述毁伤特征参数包括穿孔位置、穿孔数目、穿孔尺寸、穿孔分布及穿孔毁伤覆盖范围；

4.1)、获取穿孔位置及数目；

采用二值化图像标记函数对二值化图像I9进行标记，将二值化图像I9中每个连通区域的重心视为穿孔位置，标记穿孔位置，获得标记有穿孔位置的图像I10；

4.2)、获取各穿孔特征尺寸参数，所述特征尺寸参数包括各穿孔的实际面积、等效椭圆长轴、短轴及等效圆的直径；

4.2.1)、计算步骤4.1)获得的图像I10中每个穿孔所占的像素，获得每个穿孔的实际面积，将每个穿孔的实际面积相加获得穿孔毁伤总面积；

4.2.2)、将步骤4.1)获得的图像I10中每个穿孔等效为椭圆，计算等效后椭圆的长轴和短轴；

4.2.3)、根据步骤4.2.1)获得的每个穿孔的实际面积，计算获得同样面积大小的圆的直径；