模拟激光枪及其数据采集系统的设计与实现

发布时间：2017-10-30 05:19

  本文关键词：模拟激光枪及其数据采集系统的设计与实现

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【摘要】：近年来激光模拟射击系统在军事上、民用上都得到了较为广泛的应用。它不但具有节约弹药成本、安全性好、模拟场景逼真等优点,还可以根据适用领域的不同而设置不同的场景。且不需要耗费大量的人力物力,具有很好的可维护性和较高的实用价值。但以往大部分的激光模拟射击系统是在射击目标上采集激光数据,不仅设计成本高,而且不易维护。模拟激光枪及其数据采集系统采用模拟激光枪作为激光发射装置,USB摄像头作为数据采集前端设备,无线蓝牙方式实现模拟激光枪与数据采集处理系统之间的通信。本设计实现的主要功能：模拟激光枪实现激光“子弹”的单次发射、连续发射以及换子弹功能,并将发射激光的信号通过无线方式传输到数据采集和处理中心；在接收到模拟激光枪装置发射激光的信号后,数据处理中心通过USB摄像头采集到含有激光光斑的图像,并通过图像处理获得激光光斑的坐标信息。本文研究的重点包括模拟激光枪的软硬件设计和射击坐标的获取及校正两大部分,模拟激光枪部分主要讨论了激光枪外围电路的具体实现及软件主要模块的配置与分析；射击坐标的获取和校正部分首先分析了激光光斑图像的采集及其中心坐标的检测算法,然后介绍了采用图像处理方式获取校正系数的方法。结合数学计算中的平移、旋转和缩放等处理,实现激光光斑中心坐标的校正。本系统采用模块化设计方法实现了一种基于摄像头的模拟激光枪及其数据采集系统。其主要优势在于射击坐标的获取和校正都是通过图像处理实现,不需要复杂的采集和标定设备,且性能稳定,精度高。
【关键词】：激光枪 数据采集 USB摄像头 图像处理
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN249;TP274.2
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-14
• 1.1 论文研究背景及意义10-11
• 1.2 课题来源11
• 1.3 模拟射击系统研究现状11-12
• 1.4 本文主要研究内容12-14
• 第2章 系统关键技术描述14-23
• 2.1 总体设计方案描述14-15
• 2.2 模拟激光枪相关技术15-19
• 2.2.1 激光技术的应用及特点15-16
• 2.2.2 激光器简介16-18
• 2.2.3 蓝牙无线传输技术简介18-19
• 2.3 射击坐标获取相关技术19-22
• 2.3.1 摄像头简介19-21
• 2.3.2 图像处理功能描述21-22
• 2.4 本章小结22-23
• 第3章 模拟激光枪的软硬件设计23-38
• 3.1 模拟激光枪硬件电路设计23-29
• 3.1.1 电路总体设计23-24
• 3.1.2 激光发射电路24-25
• 3.1.3 倾斜开关电路25-26
• 3.1.4 电源模块26
• 3.1.5 蓝牙通信模块26-29
• 3.2 主控芯片简介29-30
• 3.3 模拟激光枪软件设计30-37
• 3.3.1 软件开发环境介绍30
• 3.3.2 激光枪主程序设计30-31
• 3.3.3 按键模块设计31-34
• 3.3.4 定时器配置34-36
• 3.3.5 蓝牙串口通信协议36-37
• 3.3.6 CRC校验37
• 3.4 本章小结37-38
• 第4章 射击坐标图像处理38-58
• 4.1 射击坐标获取方案研究38-41
• 4.1.1 采用光电探测器的射击系统38-39
• 4.1.2 采用图像传感器的射击系统39
• 4.1.3 本系统方案设计39-40
• 4.1.4 射击坐标获取原理分析40-41
• 4.2 激光光斑中心坐标获取41-49
• 4.2.1 图像处理平台简介41-42
• 4.2.2 激光光斑图像采集42-43
• 4.2.3 激光光斑图像预处理43-46
• 4.2.4 激光光斑中心检测方法46-49
• 4.3 影像屏幕信息获取49-54
• 4.3.1 背景图像预处理51
• 4.3.2 影像屏幕轮廓信息提取51-54
• 4.4 坐标校正算法的实现54-57
• 4.5 本章小结57-58
• 第5章 系统功能测试58-63
• 5.1 模拟激光枪功能测试58-59
• 5.2 数据采集与处理系统测试59-62
• 5.2.1 屏幕位置信息获取模块测试59-60
• 5.2.2 激光光斑坐标校正测试60-62
• 5.3 本章小结62-63
• 总结与展望63-65
• 参考文献65-68
• 致谢68-69
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录69

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本文编号：1116279