火炮四目摄像窥膛头部装置研究

针对火炮维修现状和部队实际需求,基于多视角视觉,采用多角度拍摄方式,利用三维建模和3D打印技术,设计并制作了一种四目曲柄链式窥膛摄像头装置。装置采用4个CCD图像传感器,安装于四目曲柄链式支架,来获取火炮内膛周向全景图像。计算分析和实验结果表明,该装置满足地面火炮检测要求,且成像质量高、畸变小,每路摄像头的视频流相互独立,高效采集与压缩,较传统结构采集效率大幅度提高,性能效果良好。     

数字式高炮身管疵病探测仪的设计

高炮射击时身管疵病会对火炮的射击精度和使用安全造成重大影响,应用光机电控制技术和CCD成像技术,结合炮膛结构特点设计了高炮身管疵病探测仪。该装置通过多摄像头组合,实现了360°全景成像,观察内膛表面形貌,对身管内膛表面进行定性及定量检测,具有疵病自动定位、疵病类型自动比对、大小自动测量等功能。系统可在驱动装置的驱动下沿着身管轴线移动,对炮膛表面疵病进行有效地识别和综合评定。     

基于图像拼接的全景目标检测技术

针对战场指挥车等战地车辆内作战人员需要在车内实时了解外部战场动向的问题,提出一种基于图像拼接的全景目标检测技术研究。利用监控转台摄像头获得全景图像并检测运动物体,以此模拟战场实际情况。首先使转台进行水平360?旋转,同时使用安装在转台上的摄像头采集实时图像,利用转台转速与扫描场时间等参数对图像进行预处理,从而削弱前后两场信号叠加造成的边缘模糊。最后对前后两帧图像进行灰度值相关匹配,并检测出全景图像上的运动物体。实验结果表明,该技术可以实现全景图像拼接并在全景图中标出视场内运动物体的位置。     

基于目标定位与跟踪的簇眼结构和图像采集系统设计

簇眼作为复眼的一种简单形式,对研究复眼特性有着重要的作用.针对簇眼对目标的大视场成像和目标定位与跟踪特点,设计了一种能够多通道同时捕获同一目标的簇眼结构,并使用基于Verilog语言的FPGA嵌入式系统对选取的大面元CMOS图像传感器的驱动时序进行了硬件描述和高速采集设计,实现了PC机对簇眼成像系统的实时数据获取.仿真...     

火炮内膛全景图像窥测技术研究

为了检测火炮内膛疵病,开发了基于半球全景成像技术的火炮内膛窥测装置,采集内膛全景图像;根据全景环形透镜的成像特点,基于抛物面透视投影原理,建立含有畸变参量的全景环形图像展开模型;应用遗传算法求取标定试验图像的最佳畸变参量,将其结果实用于火炮内膛图像的展开;采用自适应插值法对其像素值插值,恢复环形图像的像素值.实践表明,该窥测装置具有良好的分辨率,展开图像清晰、逼真,便于后继分析处理,具有很高的实用性.     

火炮身管内膛表面缺陷在线修复的一种重要方法

火炮身管内膛表面缺陷修复是提高火炮弹道学性能的一种重要技术手段.在线修复方法利用火炮射击时产生的高温高压环境气化或离化修复剂材料,在身管内膛表面形成一层耐磨和耐烧蚀的陶瓷涂层,能有效地修复内膛表面缺陷.试验证明,在线修复可以使火炮内膛表面变得光滑平整,膛径增大趋势大大减缓.该方法是一种简便易行的并适用于所有火炮身管内膛表面缺陷修复的在线修复方法.     

火炮内膛疵病检测系统的设计

火炮内膛疵病检测系统由计算机、电控箱、测量本体和系统软件组成.膛内定位机构控制系统前进与后退及调整运动速度.系统软件由初始化、图像采集、控制、图像处理和数据库模块组成.置入炮膛内的CCD摄像机窥膛器由电动机驱动,用系统软件实现炮膛内壁疵病定位、图像采集和图像处理.     

身管内膛图像拼接系统的设计与实现

运用计算机图像拼接技术,提出一种将身管内膛局部表面照片快速无缝拼接的算法。相位相关算法是一种非线性、基于傅里叶变换功率谱的频域相关算法,该方法只取互功率谱中的相位信息,减少了对图像内容的依赖,所获得的相关峰尖锐突出,位移检测范围较大,有很高的匹配精度和很强的抗干扰能力。利用改进的相位相关图像拼接算法对获取的火炮内膛图像进行拼接,最后利用渐入渐出函数加权融合算法消除拼接缝,实现身管内膛图像拼接。实验结果表明,该系统可获得无缝、清晰和完整的火炮身管内膛图像,满足炮膛实时检测需要。     

身管磨损对内弹道性能的影响

内弹道性能试验结果随身管内膛尺寸的变化而变化.文中应用两相流内弹道理论和计算机仿真技术,提出了一种计算和分析磨损身管内膛变化引起内弹道性能改变量的新方法.计算结果得到了试验验证.     

基于图像边缘检测的弹丸出膛时刻获取算法

针对超高射速弹丸出膛时刻难以精确获取的问题,提出了一种图像边缘检测的方法来获取出膛时刻。采用连续波雷达照射炮口,在每发弹丸的出膛时刻,多普勒回波信号产生突变。通过短时傅里叶变换和时频域最小噪声谱估计降噪处理后,利用图像边缘检测在时频域对回波信号突变点进行检测和定位,找出每发弹丸回波的突变点作为弹丸的出膛时刻。通过对实测信号处理验证了本算法的正确性和可行性。     

基于机器视觉的火炮内膛全景窥测设备研究

针对部队火炮内膛窥测需求,综合运用全景成像、图像处理与人工智能等新技术,开发了基于机器视觉的火炮内膛窥测设备,包括火炮内膛爬行装置、爬行控制装置、检测计算机及配套软件,实现了火炮内膛自动窥测与智能分析,提高了火炮窥测效率。实践表明,该窥测设备具有较完备的功能与很强的实用性。     

基于单目视觉的火炮身管指向静态测量

为解决自行高炮(SPAAG)火控系统精度测试过程中身管指向测量这一难点问题,提出了一种基于单目视觉的非接触直接测量方法。将棋盘状平面模板作为标志物固定到火炮身管上,使之位于相机视场范围内,测量身管在任一位置的高低角与方位角。首先利用Harris角点检测方法提取到角点坐标,进行相机成像模型的解算(相机标定),得到相机的内参。然后根据多点透视（PnP）问题解的稳定性,结合最小二乘拟合算法得到相应位置的外参矩阵。最终根据身管的运动模型以及标志物与之的相对位置解算出身管的两个指向角。仿真和实验均验证了该方法的可操作性和准确性。     

一种基于光束平差法的相机标定方法

为解决多目视觉测量系统中,相机标定精度要求高、标定视场范围广等问题,提出一种基于光束平差法 的相机标定方法。利用立体视觉原理重构各个编码点的空间坐标,通过相机成像模型将编码点投影到图像中,并利 用Levenberg-Marquardt 方法最小化编码点的投影点与图像中对应像点之间的投影误差,获得最优的相机参数。实验 结果表明：该方法的最大标定误差为0.052 9 像素,相机标定精度高、应用场景灵活,满足工业应用需求。     

基于光杠杆的火炮身管内径测量系统

为提高身管内径测量的敏感性和精度,以光杠杆测量原理为理论基础,利用一维PSD作为测量敏感元件,开发了能将内径微小变化量放大,转化为PSD上光斑较大位移的身管内径测量系统。系统由机械结构、处理电路、数据采集和测量软件构成,完成了测量头的机械设计并建立了光学几何模型,推算出测量头的放大效率。系统灵敏度高、结构简单,测得数据的置信度高,为身管内径测量提供了新的思路。     

基于模板匹配的火炮身管膛线缠角测量技术研究

针对火炮身管膛线缠角测量问题，提出了一种新的基于模板匹配的方法。测量系统由光学传感器、定心机构、驱动装置及控制计算机组成。利用激光器投射一环形结构光同炮管内表面相交，形成炮管截面的轮廓曲线，CCD相机获取该截面轮廓图像。通过模板匹配得到不同截面图像之间的相对旋转角度，根据两个截面之间的轴向距离和旋转角度，确定炮管的膛线方程，再由膛线方程计算缠角值。同基于Radon变换的方法相比较，该方法不依赖于图像边界提取，对图像质量要求不高，理论分析及实验数据均表明，该方法具有较高的测量精度和稳定性；     

坦克炮总体结构参数分析

影响坦克炮射击精度的主要因素之一是火炮振动，起关切作用的振动分量是在弹丸出炮口瞬间炮口振动角位移和横向线速度，为提高坦克炮射击精度，本推崇“对称布置”和“初期自由后坐”的总体设计思想，使火炮射击时炮身和摇架所受的力矩尽量减沣，同时使炮塔和车体在弹丸出炮口前的受力也尽量减小，从而减小了炮身的振动，也减小了炮塔和车体的夺动，这对提高坦克炮射击精度将是十分有利的，本运用动力学分析计算方法，阐明有关总体结构参数对坦克炮射击精度的影响。     

大口径线膛炮炮口振动位移测量方法

针对大口径线膛炮发射瞬间身管会发生扭转给炮口振动位移测量带来影响,提出了一种利用高速摄像技术测试大口径线膛炮炮口振动位移的方法。根据大口径火炮炮口振动特性,选择将平面镜架设于火炮前方,利用高速摄像机拍摄平面镜反射的带有标记的炮口运动图像,通过基于亚像素的数字图像处理技术实现炮口振动位移的高精度测量,该方法可将炮口振动位移从身管扭转位移中分离出,消除线膛炮身管扭转对测试结果造成的影响,提高炮口振动位移的测试精度。通过实弹射击,得到了平角射击条件下某155 mm火炮炮口的振动位移量,验证了该方法的有效性,为后续大口径线膛炮炮口振动位移测量提供了依据。     

应用多性能参数退化数据评估身管寿命可靠性

针对具有多性能退化数据的产品,提出了基于多性能退化数据的一般可靠性评估方法和步骤。以某高射机枪身管为研究对象,在对身管进行特性分析的基础上选取弹丸初速与内膛烧蚀磨损量为性能退化参数,开展试验并获取在一定条件下的性能退化数据。最后,应用多性能退化数据的可靠性评估方法对身管进行可靠性评估,得出了可靠度变化规律,并且分析了退化量之间的相关性对可靠度结果的影响。     

小口径引信膛内感应储能磁场穿透特性

为解决小口径电子引信设计空间小的难题,结合引信可编程感应装定技术,提出在弹丸发射前进行信息装定的过程中存储感应能量为引信供能。该方法节省了安装电源所需的空间,为小口径弹药的电子引信电源设计提供了一种新的思路。为此建立小口径膛内电磁感应数学模型,并分析非铁磁性金属炮管内电磁场穿透特性。分析得出,外激电源谐振频率只有小于5 kHz,才能保证穿透后的磁场强度为信源磁场强度的80%;随着信源磁场频率的增加,穿透后的磁场强度呈指数规律衰减。实验表明,利用上述理论设计的某小口径感应储能引信原理样机,性能满足引信的技术要求。该结论能够用来指导膛内小口径引信感应装定及感应储能的设计。