大口径火炮炮口振动测量方法研究

发布时间：2020-07-04 03:13

【摘要】：火炮发射弹丸时,发射药瞬时剧烈燃烧产生极大的膨胀力、弹丸与炮膛相对运动产生的摩擦力以及火炮自身的惯性力作用会导致炮口振动。这种振动响应将直接影响火炮对打击目标的杀伤力、破坏力,即火炮打击目标的精度。由于火炮发射的瞬时性、炮口运动位移的空间性以及烟雾和炮口焰的干扰性等因素对测量仪器量程、精度的影响,对于火炮炮口振动响应的测量通常采用非接触式的方法,且常规非接触方法如位移传感器或激光测振仪等仅能用于小口径火炮以及一维运动形式的测量,当面临大口径火炮以及较复杂的三维运动形式时,这些测量方法往往难以得到准确的数据。本文针对常规方法难以适用于大口径火炮炮口振动测量的难题,采用基于径向约束的两步标定法,‘确定了两台摄像机的内、外部参数,实现了双目标定；采用帧间差分相乘法,分别对两台摄像机拍摄的视频序列图像进行分割,并运用形态学滤波、连通性检测等图像后处理方法,实现了运动目标区域的精确检测和目标质心坐标的确定；采用改进卡尔曼滤波器的跟踪算法,将质心位置作为观测值输入,通过对运动目标质心位置进行估计和修正,获取了炮口标识点的运动轨迹；利用双目视觉中的视差原理,实现了大口径火炮炮口振动三维信息的测量。本文通过对大口径火炮炮口振动测量方法的深入研究,首次将双目视觉测量方法应用于某型大口径火炮炮口振动测量实践中,并对测量结果进行了不确定度分析,为提高火炮射击性能和火炮型号研制效率提供实验数据支撑。
【学位授予单位】：南京大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TJ306;TP391.41
【图文】：

布站方式

为坐标系原点，建立如图２－７所示坐标系，具体确定摄像机的摆放位置，逡逑何关系可？得出两台高速摄像机１、２的位置坐标为：逡逑Ｘ，邋＝—Ｖ＾打邋ｓｉｎNB／２ｓｉｎ０逡逑■＇厂逦口．巧逡逑ｌ＿ｙ＂邋＝—ｖ２？ｃｏｓ邋NB／２ｓｉｎ０逡逑Ｘ。＝Ｖ＾ｗｓｉｎ邋NB／ｓｉｎ０逡逑．！厂逦（２．１３）化＝－Ｖ２？ｓｍ＾／ｓｉｎ０逡逑文献［３５］对两台摄像机单向对称交会布站方式的测量精度进行了估算，得出逡逑７处的稍度估算式。当NB邋＝邋４５进行拍摄时，总误差最小，且各方向中误差相逡逑。逡逑文献Ｐ６巧测量小口径火炮炮口吉自由度振动参数，采用如图２－８所示的双逡逑直布站方式，分别将两台相机架设在炮口正后方和侧方，并利用时间戳技术逡逑于外定标的测量方法，单独对两台相机的视频图像进行处理而后合成为Ｈ自逡逑振动参数，实现了非接触式测量。该方法由于无法对两台相机的坐标系进行逡逑的转换，测量结果只表现于Ｘ－Ｙ平面上，而非真正意义上的Ｈ维测量。逡逑

帧间差分

３．２．３背景差分法逡逑背景差分法又称背景减除法，常用于视频序列图像中的运动目标检测。该方逡逑法与侦间差分法相似但又有所不同，相似之处在于两者都需要做图像差分处理，逡逑不同之处在于背景差分法是将当前倾图像与背景图像进行差分，而后通过阔值判逡逑断像素点是否属于运动目标区域。使用该方法可Ｗ获取比较完整的运动目标区域逡逑信息，但对于光照变化强烈的动态场景不太适用。逡逑背景差分法的基本原理为：针对静态背景情况，首先，采用一定的背景建模逡逑策略获得视频背景模型Ａ邋0ｃ，＿ｙ）；其次，将视频序列中每一\枷馧B（ｘ，＿ｙ）与背逡逑景模型作差分处理；再次，将差分处理结果作二值化处理；最后，进行阔值判断逡逑从而实现运动目标区域检测。逡逑Ａ托邋ｙ）邋＝邋｜Ａ（ｘ，＿ｙ）－Ｂｋ0，ｙ）｜逦（３．７）逡逑櫖从＞０邋＝邋｛，逦（３．８）逡逑＊邋１0逦Ｄ，（ｘ，ｙ）＜Ｔ逡逑

【参考文献】