线阵CCD精度靶图像触发算法设计

针对线阵CCD精度靶测量弹丸坐标时需要额外触发光幕发送触发信号来决定其何时开始采集的问题。在图像采集过程中,设计一种图像触发算法在接收线阵CCD相机的图像数据信号的同时自动检测弹丸并实时发送触发信号。通过研究弹丸图像的特性以及算法在FPGA上的硬件实现方法,利用当前采集到的图像对算法进行了实验验证。实验验证表明,该算法可有效识别弹丸信号,并能排除其它非弹丸信号的干扰。该算法对提高线阵CCD精度靶触发精度,精简线阵CCD精度靶结构具有十分重要的意义。     

线圈靶动态特性分析与补偿

弹丸水下运行时弹道远不如空气中稳定,线圈靶作为其测速的区截装置如果半径太小,则容易捕捉不到信号或被弹丸打坏;半径太大其动态响应又相对太差.分析了线圈靶的动态特性,并给出了大半径线圈靶的补偿方法,试验证明:该方法可行.     

单个线圈靶速度测量分析

建立了磁化弹丸的磁偶极子模型 ,分析了弹丸沿轴线穿越线圈靶时线圈靶产生的感应电动势 ,并由此提出了可利用单个线圈靶测量速度的观点 ,最后通过磁化弹丸的自由落体运动实验验证了单靶测速的可能性并分析影响单靶测速准确度的因素     

弹丸姿态对感应式线圈靶测速精度影响

弹丸穿越线圈靶时的姿态是影响线圈靶测速精度的重要因素.就弹丸姿态变化对线圈靶测速精度的影响进行了理论分析与建模研究,建立了与弹丸姿态相关的线圈感应电动势特性的理论模型.结合具体的参数,利用Matlab数值分析软件对高速运动的弹丸在入射线圈靶时的感应电动势随偏航角、俯仰角和偏移量的变化进行了数值计算,并经实验验证了模型的正确性.初步的研究结果表明:靶距为1m时,弹丸姿态所引起的线圈靶测速误差可达0.511％,其中偏航角为主要影响因素.建模结果可为传感器的合理使用和误差补偿提供理论依据.     

多线阵光电立靶弹丸攻角测量

基于立靶坐标交汇测量原理,介绍了传统单线阵CCD立靶系统,并对单线阵CCD立靶系统中弹丸攻角测量方法进行了分析,指出了其中存在的扫描帧频不足和弹头、弹尾着靶点距离误差的问题.在此基础上,提出了一种新的多阵列光电立靶测量系统的布设方法,利用6个交汇列图像在空间交汇组成光幕阵列,根据飞行弹丸穿越不同光幕阵列的时刻和多光幕立靶系统结构参数,提出了一种新的计算弹丸攻角的方法.利用多线阵光电立靶测量系统巧妙地避免了弹头、弹尾着靶点距离误差对测量结果的影响,保证了测量精度,降低了系统成本.     

基于CPLD的高速线阵TDI CCD驱动电路设计

随靶场测试技术的要求提高,特别在高速飞行弹丸测试技术领域,对弹丸着靶的两维坐标的测量精度提出了更高要求,利用高速高灵敏度的CCD器件为核心的图像采集系统,采集弹丸过靶的图像,通过图像分析可提高其测量精度;基于CPLD技术,简述IL—E2 TDICCD的基本工作原理及其时序要求,根据其要求自行设计高速线阵IL--E2 TDICCD芯片图像采集所需的复杂时寄和CCD外围驱动电路;分析IL—E2 TDICCD外围驱动电路设计的基本原理与CPLD内部逻辑时序设计,完成线阵IL—E2 TDICCD图像采集的驱动时序电路;实践证明,该电路结构简单,可靠性高,满足测试要求。     

高灵敏度TDI线阵CCD图像系统研究

对于低照度、高速运动物体等的测量拍摄场合,往往需要高灵敏度的线阵CCD相机。本文介绍了一款高灵敏度的线阵相机的研制方案,相机的线阵CCD芯片采用DALSA公司的IT-F6,它具有96级TDI功能,动态范围3600:1,经试验,灵敏度比一般的线阵CCD相机提高了约20倍,大幅度提高了系统的整体响应水平。在靶场测试中,对距离5米外的7.2mm高速子弹弹丸可以清楚捕捉,在高灵敏度的探测场合具有广阔的应用前景。     

利用CCD实测数据恢复弹形的方法

根据线阵CCD的工作特性,通过对弹丸CCD试验数据进行分析,提出了一种完整的弹丸图像恢复方法,包括阈值法提取数据、二维自适应除噪滤波、样条函数曲线拟合、微分边缘识别等。应用表明该方法具有简单、稳定、可靠、精度高的特点,在弹形恢复中取得了满意的结果,为测定弹丸飞行参数奠定了基础。     

弹丸过靶时间提取的算法研究

针对测速系统中弹丸过靶时间提取算法影响测试精度的问题.在介绍激光光幕测速系统的基础上,讨论了弹丸过靶时间提取的斜率计时法、峰值一半计时法、手动计时法等.分析了过靶波形基础上,提出了计算弹丸过靶时间的相关算法,经论证相关算法方法较常规方法计算更加准确.并且可以提高测试系统的抗干扰能力.     

基于磁传感器的弹丸炮口测速系统设计

采用外测法测量弹丸炮口初速的方法无法在光线不足等恶劣的天气环境情况下精确测量,并且结构复杂、体积大、操作不便、无法为后续弹道制导提供初始参数。针对上述问题,提出一种应用内测法的测量方法,该方法利用磁阻传感器与线圈靶相结合方法来实时测量弹丸炮口初速。首先介绍了系统的测速原理,然后构建了系统的总体方案,搭建了硬件电路和设计了相应的软件,最后进行了实验验证。实验结果表明：炮口测速系统测量是可靠的,其最大相对误差不超过0.2%。     

线阵CCD枪弹姿态实时测试系统软件设计

针对小弹丸飞行速度高的特点,结合线阵CCD相机采集图像原理,基于计算机编程技术和图像处理技术,开发了数据采集和处理软件;详细介绍了在WINDOWS环境下,利用VC 语言开发工具和MATLAB数据运算软件进行枪弹姿态实时测试系统软件总体设计方案和具体实现的过程,解决了小弹丸飞行姿态无法实时测试的问题;在实际弹丸飞行姿态测试试验中,该测试系统可以较好的完成实时测试小弹丸攻角和速度参数的任务.     

基于单目视觉的水下机器人悬停定位技术与实现

以7000m载人潜水器的水下悬停为应用背景,以单目CCD摄像机为传感器,提出了基于模型的单目视觉定位和基于特征的视觉伺服两种水下机器人视觉悬停技术方案,分别适用于已知模型的观察目标和未知模型的观察目标两种情况．以自行研制的水下机器人控制系统实验平台为实验载体,利用前视摄像机和水下人工目标,建立了水下演示实验验证系统,并在室内实验水池中,分别实现了两种悬停方法的水下演示实验．演示实验表明：在两种视觉悬停方法的闭环控制下,水下机器人能够抵抗恒定水流干扰和人工位置扰动,很好地实现水下悬停作业．     

海面目标运动速度的视觉估计方法

为方便快速地实现对平面直角导航坐标系下匀速直航海面目标的速度测量,提出一种立体视觉估计方法。该方法首先基于计算机视觉理论标定得到摄像机参数(包括内参数及外参数),建立立体视觉测量数学模型,然后利用光电成像设备连续获取目标图像序列,结合图像目标特征角点信息测量被测目标相对距离,同时计算得到不同时刻目标方位。在此基础上,根据目标运动几何关系,采用拟线性方法处理目标运动方程,最后实现对目标速度的最小二乘估计。通过大量仿真实验,研究了不同初始条件对目标速度估计性能的影响。结果表明,对于3000m以内航速在10Kn~30Kn的海面目标,估计精度优于0.2m/s。该方法要求简单,便于实现,所得结论可为岸基监控海面目标或水下隐蔽观测站仅利用图像信息快速判断被测目标运动态势及作战决策提供参考。     

基于最佳邻域重构指数的水下高光谱目标检测

水下机器人仅通过传统光学相机获取图像很难在复杂水下环境中或目标物具有保护色的情况下检测到目标,而通过高光谱技术进行水下目标检测可以改善这一情况;由于直接运用传统高光谱检测方法难以满足水下机器人对水下目标检测的要求,提出了一种基于最佳邻域重构指数(ONRIF)的高光谱目标检测方法,该方法通过线性重构的思想进行邻域寻优,选出信息量高且波段相关性低的波段组合,并使用所选波段的融合图像进行目标检测;结果表明,与直接对原始水下海产品高光谱图像进行检测相比,该方法在保证检测效果的前提下,大量减少了检测时间和数据冗余程度;还提出了一种在相同环境下对同类目标物的单波段快速采集检测方法,大大提高了采集数据的速度,可以满足水下机器人对海产品检测的需求.     

基于矢量信号处理的水下目标定位和跟踪设计

通过仿真实验,提出基于矢量信号处理的水下目标定位和跟踪设计.以传统的三元对称阵和单站纯方位目标被动测距方法为基础,根据被动测向得到的目标方位信息,利用三个矢量传感器阵元组成联合测量阵,进行水下目标的被动定位和轨迹跟踪.考虑现场实际测量情况,对目标测向得到的方向信号就时间延迟进行补偿,提高了水下目标被动定位和跟踪的精度及可靠性.仿真实验说明,设计实际操作性好,能够对目标进行更加理想的跟踪定位.     

基于双目视觉的飞行目标落地速度测量方法研究

为了测量飞行目标落地速度,采用放置在落弹点区域附近的凝视等待式双目视觉摄像机,高速摄影交汇测量飞行目标的落地速度。根据不同时刻质心的空间三维坐标,用最小二乘法对目标航迹进行拟合,建立了目标三维空间轨迹的多项式函数,对多项式函数求导得到目标的飞行速度。实验与理论分析表明：采用的速度测量方法测量误差小于2％,测量方法正确、可靠,为飞行目标的速度测量提供了一条新的便捷可靠的途径。     

通道修正均衡化的水下图像增强算法

水中介质和微粒的影响导致光波传播衰减和散射, 在成像过程中水下图像会出现模糊和色偏等情况, 这些 水下成像退化的情况给水下的目标识别、目标跟踪、特征提取等应用带来困难. 针对以上问题, 本文提出了一种基 于通道修正均衡化的暗通道先验(CCD)水下图像增强算法: 首先是对色偏的水下图像进行通道修正均衡化, 利用直 方图强度中心做一个映射, 并将映射的三通道信息融合到限制对比度自适应直方图均衡化中, 改善了图像色偏和对 比度不足的情况; 其次是通过暗通道先验算法进行去模糊, 通过水下增强图像数据集的实验表明, CCD比现有算法 更有效地应对了水下图像成像退化问题, 取得了更好的图像质量指标; 此外, 在特征检测预处理步骤中, 本文方法能 够将检测特征点数提高约1.88倍.     

常规弹药转速测量时频分析方法研究

常规弹药智能化改造过程中面对的高过载、高转速的恶劣环境使得传统的速率陀螺无法正常工作,因此可以在惯性测量组合中用磁传感器代替速率陀螺来测量弹丸转速。以仿真的单轴磁传感器输出信号为研究对象,分别采用峰值检测、过零周期检测、短时傅立叶变换和"滑动窗口"Chirp-z变换四种时频分析方法提取弹丸转速,对结果做误差分析,得出精度最高的转速提取算法。     

双目立体视觉在动车车身关键尺寸检测中的应用

针对动车（CRH）车身尺寸范围大、检测项目复杂、车型变化多,不容易实现在线测量的难题,首先提出了大型动车车身关键尺寸的测量方案,利用双目电荷耦合装置（CCD）立体视觉建立各个关键尺寸的视觉测量子站,同时利用激光跟踪仪及相关坐标变换算法,完成对各个CCD相机测量子站的全局标定;各个测量子站利用立体空间球检测技术,对局部关键尺寸进行测量;同时构建了基于小波分析的神经网络温度误差补偿模型,使空间距离补偿后的精度能达到0.05 mm。将该方法与三坐标测量机测得的数据对比验证,可以发现该方法操作简单、灵活性高、精度较高,可有效解决动车车身关键尺寸检测问题。