【摘 要】
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战斗部在爆炸产生的瞬时巨大能量冲击下获得一定的初速度,在飞行过程中击中目标并对目标造成杀伤。破片杀伤战斗部作为常规毁伤的主要手段,在武器的研制实验过程中,获取破片运动参数是提高战斗部毁伤能力的关键测试步骤,因此对爆炸场破片战斗部的初速测量在武器的制备的过程中具有重要意义。然而目前常用的破片初速测试方法中,接触式测试方法存在着测试靶面搭建繁复、使用效率不高以及测试精度偏低的问题;而基于激光幕的非接触
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战斗部在爆炸产生的瞬时巨大能量冲击下获得一定的初速度,在飞行过程中击中目标并对目标造成杀伤。破片杀伤战斗部作为常规毁伤的主要手段,在武器的研制实验过程中,获取破片运动参数是提高战斗部毁伤能力的关键测试步骤,因此对爆炸场破片战斗部的初速测量在武器的制备的过程中具有重要意义。然而目前常用的破片初速测试方法中,接触式测试方法存在着测试靶面搭建繁复、使用效率不高以及测试精度偏低的问题;而基于激光幕的非接触式测试方法由于其框架式的结构仅适合于定向破片战斗部的测试,难以满足静爆实验中破片数量多、分布广的测试需求,同时在爆炸场测试时还需考虑主机防护等问题。因此针对现有测试手段难以满足不同场景测试需求的局限性,本文提出一种基于高速成像技术的机器视觉破片运动参数测量系统,研究内容如下:1.爆炸场破片运动参数测量系统设计:针对现有破片运动参数测量系统存在的各种问题,本文提出一种新的爆炸场破片运动参数测量系统。首先使用一维标定物对高速摄影相机进行内参标定;其次利用图像序列及相关图像处理算法对破片目标进行识别并匹配;最后利用本文提出的运动参数解算模型计算破片速度。2.基于一维标定物的相机标定方法研究:基于现有高速摄影测量方式拍摄场景视场大、目标距离远的固有属性以及若在该场景中使用二维平面标定物相机标定存在目标物制作复杂、目标视场下移动困难的问题。本文采用一种一维标定物相机标定方法对相机内参进行标定。首先对一维标定方法的基本原理和参数求解模型进行了研究;其次通过实验对该一维标定方法的有效性进行验证;最后实验结果表明该标定方法可用于本文提出的运动参数测量系统。3.系统图像处理与运动参数解算:首先使用一种基于双伽马变换的图像增强算法对高速摄影相机图像序列的帧差结果图进行增强;其次使用OTSU阈值分割方法对破片目标进行检测,并对分割得到的二值化图像中的破片目标进行速度矢量匹配;再次对破片运动速度进行解算;最后通过模拟多目标实验、目标运动实验对本文设计系统的多目标识别效果和系统测量精度进行可行性分析,并通过真实破片速度解算实验对本文方法的有效性进行验证。
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