[发明专利]基于工业摄影测量的破片自动检测系统

说明书

本发明属于破片穿孔测量领域，具体涉及一种基于工业摄影测量的破片自动检测方法及系统，能够对战斗部静爆后破片在钢制效应靶上的穿孔位置、大小、数量信息进行测量。测量系统包括：包括工业摄影测量相机、基准尺、编码标志、单点标志以及分析计算机等。在静爆前通过工业摄影测量系统对靶板拍照，精确计算和分析靶板在弹体坐标系位置与姿态；在静爆后对单块靶板多个位置拍摄，基于相机的外参或靶板的物方几何参数修正入射角不垂直与靶板法线的畸变；由破片透光与周边形成的较高的灰度阶差原理，自动提取破片的灰度重心、破片个数以及面积；最终根据靶板已知点位，将像方坐标系转换至爆心坐标系。

技术领域

本发明涉及破片穿孔测量领域，具体涉及一套战斗部静爆后破片在钢制效应靶上的穿孔位置、大小、数量信息的测量系统。

背景技术

战斗部破片的杀伤效果通过开展静爆试验，对试验后钢制等效靶板的穿孔数据分析获得。根据设计理论值确定战斗部装药当量、目标靶距离以及爆心高度，在静爆后通过分析弹片在靶板上穿孔位置、大小、数量等参数分析战斗部毁伤威力。目前主要是通过在靶板上划方格确定着破片位，通过人工数点的系统对破片个数进行统计。

上述系统主要依靠人工测量，仅能统计破片数量，难以准确统计破片的精确位置和穿孔大小，精度较低，速度慢，耗时较长，误差较大。

发明内容

为了解决上述人工划线、数点、面积概略计算等的不足，本发明公开了一种基于工业摄影测量的破片自动检测系统，不仅能够快速、精确、自动地计算靶板上着破片的位置、个数、面积，而且能够精确计算出破片位置在爆心坐标系下的坐标。

本发明的技术方案是：基于工业摄影测量的破片自动检测方法，包括如下步骤：

1)在静爆试验前在多块靶板上粘贴单点标志与编码标志，使用工业摄影测量相机对靶板拍摄照片；

2)首先将所拍摄照片导入计算机，对图像进行逐张扫描，然后通过基于准二值图像中编码标志的特性进行图像匹配与拼接，其次通过基于空间共线方程与设置空间交会角阈值的方法完成坐标系的初始定向，再次基于初始定向坐标系，通过后方交会解算工业摄影测量相机的摄站参数，接着通过基于前方交会的三角测量原理解算未知单点标志的三维坐标，之后通过共线方程冗余观测，利用光束法平差原理对所有测量点进行精确平差计算，得出各点的三维坐标值，最终基于点线面的方式建立爆心坐标系，进而得到各靶板在爆心坐标系下的位置与姿态；

3)静爆试验后，将带有编号的靶板朝阳方向吊起且靶板底端离地，再次使用工业摄影测量相机对带破片的靶板拍照；

4)将照片导入计算机，基于视觉灰度提取原理，通过计算机自动提取和计算破片在像平面坐标系下的位置坐标，破片个数以及破片面积。

5)通过靶板上已知定位点，将像平面坐标系下的靶板破片二维坐标值转换至爆心空间坐标系下的三维坐标值。

上述步骤4)包括如下分步骤：

4.1)将静爆后拍摄的照片文件逐张地导入计算机；

4.2)输入靶板尺寸信息，即靶板的长、宽值，后期依据靶板尺寸信息作为图像的比例尺；

4.3)照片为准二值图像，靶板与破片间存在着明显的灰度差，依据破片的灰度值，设置成像灰度阈值大小；

4.4)确定靶板的边缘轮廓，由于拍摄角度与靶板法向非正交，基于尺寸信息做图像畸变修正，进而生成正射图；

4.5)在正摄图内划封闭曲线，确定测量靶板破片范围，同时提取噪声点与非破片点的干扰项；

4.6)导出数据、生成并输出测量成果报告。

上述步骤3)中，静爆试验后，将带有编号的靶板朝阳方向吊起使得靶板底端离地30cm以上。