单面阵相机多目标位置测试研究

发布时间：2020-11-18 07:09

　　 在靶场测试领域,立靶密集度是武器系统的重要基础性能参数,精确测量立靶密集度等外弹道参数,对武器系统的毁伤效能评估及武器系统的研制至关重要。立靶密集度的测试是通过测量多弹丸目标的着靶位置坐标,进一步采用数理统计的方法计算而来,由于多弹丸目标空间散布的不确定性和随机性,常出现多个目标在同一时刻到达某一个平面的情况,使得现有的光学测试方法无法识别与匹配出每一个空间目标的位置,给多目标动态参数测试带来极大的困难,很难对枪炮的性能进行科学地衡量,尤其是多弹丸目标出现遮挡、重合情况下的测试与计算。为了有效地解决多弹丸目标空间散布的测试难题,本论文提出了双线激光与面阵相机的多目标空间位置组合测试方法,给出了两个线激光光幕与面阵相机成像光轴交汇的多参数计算模型,研究与建立了多目标空间位置解析数学模型;多弹丸目标在经过探测区时会出现遮挡、重合以及同时到达同一线激光光幕的情况,按照所建立模型提出了采用线激光与面阵相机时空信息约束关系的识别模型,给出了约束条件判别函数,研究了基于模糊信息融合的识别与匹配方法,分析数据融合算法的关联参数匹配机理,给出关键参数的求解方法;依据双线激光与单面阵相机组合的测试原理,分析了多目标在线激光光幕作用下的成像特性;利用线激光通过改变相机势阱电荷影响多目标成像的原理,建立了不同空间位置的多目标电荷阈值模型;按照多目标的成像电荷阈值信息,给出了目标不同空间位置下的串扰概率计算函数;根据串扰概率计算函数,分析了多目标空间位置测试的影响因素。通过模拟对比试验对所建立的空间位置解析模型及匹配识别方法进行了验证,按照所构建测试方法的固有参数,采集了多目标图像,给出了对比条件下的试验测试数据,结果表明:构建的测试方法与匹配算法可以有效匹配齐至、遮挡的多目标并解算其空间位置,且测试误差满足测量需求。最后,基于多目标空间位置计算模型,利用微分法对多目标空间位置参数进行误差分析,验证了本文提出方案的可行性与正确性,具有一定的理论与实践应用价值。
【学位单位】：西安工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TP391.41;TJ410.6
【部分图文】：

对目标参数进行测量与解算。??ｉｉＪｉｌ??图１．２?Ｂ５７１四光幕精度靶交汇测试系统?图１．３双ＣＣＤ交汇立靶Ｂ５９０测试系统??３４０型室内立靶密集度测量系统设置了相机阵列，并在相机的视场范围内安装了光??源，完全覆盖相机的扇区视场。当多个弹丸目标穿过相机阵列形成的探测区时，可以使用??检测相机采集图像中的目标来推算射弹通过的位置。３４０型室内测量系统立靶的结构图如??图１．４所示。??ｉＴｒｒ＾／?丨?＾＇??．Ｌｉ??ｉ?Ｃａｆｔｗｉｒｓ?ｐｆ－??／?ｗ?ｊｉｎ——：…？??Ｃｏ＾－ｆｏｉ?Ｖ?攀??图１．４?３４０型立靶测试系统?图１．５?ＷＴＳ０３型立靶测试系统??Ｐｈｏｔｏｔｙｐａ公司主要开发弹道测试设备和武器弹药测试平台，其开发的ＷＴＳ０３型立靶??密集度测试系统是基于光幕阵列测试技术的目标参数测量系统，测试系统结构如图１．５所??示。综上所述，目前的室内立靶测试系统的标定及测量方法十分复杂，导致其结构具有一??定限制，因此在测量立靶密集度参数方法上具有一定局限性。??１．３课题研究的目的??为了解决多目标空间散布的测量难题，本文利用线激光与单面阵相机构造了间位置测??量原理

０型室内立靶密集度测量系统设置了相机阵列，并在相机的视场范围内安装了全覆盖相机的扇区视场。当多个弹丸目标穿过相机阵列形成的探测区时，可以使机采集图像中的目标来推算射弹通过的位置。３４０型室内测量系统立靶的结构图所示。??ｉＴｒｒ＾／?丨?＾＇??．Ｌｉ??ｉ?Ｃａｆｔｗｉｒｓ?ｐｆ－??／?ｗ?ｊｉｎ——：…？??Ｃｏ＾－ｆｏｉ?Ｖ?攀??图１．４?３４０型立靶测试系统?图１．５?ＷＴＳ０３型立靶测试系统??

２．１多线激光与单面阵相机的空间布置方法??本论文采用单面阵相机与两个辅助线激光光源构造多目标位置测量原理，其空间布置??方式如图２．１所示，其中，在面阵相机一侧设置两个线激光光源，使得面阵ＣＣＤ的感光??面通过光学系统形成探测视场，两个线激光光幕形成第一探测光幕和第二探测光幕??Ａ／２，且第一探测光幕Ｍ，、第二探测光幕Ｍ２与相机探测视场通过标定以不同的角度交汇；??面阵ＣＣＤ相机采集的图像中，目标在穿过线激光光幕的时刻为亮目标；构造两个交汇线??激光光幕的原因在于当多目标同时在其中一个光幕重叠着靶时，根据飞行距离不同原理，??多目标在另一个光幕上会被分离；在多目标经过探测区后，将测试过程中采集的图像序列??进行处理分析后传输给计算机，最后，计算机对图像序列的相关参数进行计算。在测试原??理中，所求的多目标位置是以面阵相机光轴的中心点为原点建立坐标系，ｄ是面阵相机光??学系统中心与两线激光光幕交点位置之间的距离。??目标飞行方向ｚ少ｚ?｜?／??Ｚ?Ｘ’、、Ｉ?面阵相机视场??＼！／???－Ｋ??Ｊ?Ｉ?＾???面阵相机的光学系统??图２．１多目标空间位置测试原理??７??
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本文编号：2888456