CN102679870B

CN102679870B - 用于2-3发弹丸同时着靶的坐标测量装置及测量方法

Info

Publication number: CN102679870B
Application number: CN201210130072.9A
Authority: CN
Inventors: 董涛; 华灯鑫; 李言
Original assignee: Xian University of Technology
Current assignee: Xian University of Technology
Priority date: 2012-04-28
Filing date: 2012-04-28
Publication date: 2014-10-01
Anticipated expiration: 2032-04-28
Also published as: CN102679870A

Abstract

本发明公开了一种用于2-3发弹丸同时着靶的坐标测量装置，包括三个激光器、彩色线阵CCD相机和投影板，所述的投影板的投影面相对于彩色线阵CCD相机的镜头设置，彩色线阵CCD相机和控制与信号处理装置连接；三个激光器并排设置于彩色线阵CCD相机的侧面，其中三个激光器波长各不相同，分别为彩色线阵CCD相机三基色红光、蓝光和绿光对应的波长。本发明还公开了利用前述装置用于2-3发弹丸同时着靶的坐标测量方法，系统只需要一台彩色线阵CCD相机，分别配备三个小功率半导体扇形一字线激光器和投影板，即可实现2-3发弹丸同时着靶情况下的坐标测量。

Description

用于2-3发弹丸同时着靶的坐标测量装置及测量方法

技术领域

本发明属于靶场测试设备技术领域，涉及一种用于2-3发弹丸同时着靶的坐标测量装置，本发明还涉及一种用于2-3发弹丸同时着靶的坐标测量方法。

背景技术

在枪、炮、弹的研制和生产中，弹丸着靶密集度是需要经常测试的关键参数，而一般武器系统密集度的测量是通过先对弹丸着靶坐标的测量进而通过相应公式计算而来的。对于单发武器和低射频连发武器，其密集度参数测量采用现有的各种方法不难进行。而对于多管齐射武器和高射频转管武器，其射击密集度参数是评估武器杀伤效能和武器本身性能优劣的重要指标，在测量其射击密集度时，往往存在两发甚至三发弹丸同时着靶的情况，对于此种情况，现有各种测量装置和方法几乎无法测量。从概率学角度出发，三发以上弹丸同时着靶的情况极少，在实际测量中可以不用考虑。

针对弹丸着靶坐标的测量，传统的方法为木板靶或网靶法。靶板法虽然可靠性高，可以用于多发弹丸同时着靶情况下的测量，但其安装不方便，每射击一组都需要更换靶面，消耗人力和物力，不能识别重孔，不能实时得到测量数据，对于连发射击不能识别弹序，而且由于手工测量的原因，人为误差无法消除。

针对弹丸着靶的自动化测量设备和方法中，目前常用的有声学原理的方法、六光幕交汇测量法、网式光幕坐标靶、双CCD交汇测量法，如文章《线阵CCD技术及其在靶场测试中的应用》，《CCD摄像机交汇测量目标脱靶量布站分析》等。这些方法都存在各自的优缺点，但都存在一个共同的问题，即当有两发或三发弹丸同时着靶时，现有系统无法测量。

对多发弹丸同时着靶的情况，有人提出采用三台黑白线阵CCD相机交汇的方法测量有两发弹丸同时着靶情况下的坐标，采用四台黑白线阵CCD相机交汇的方法测量有三发弹丸同时着靶情况下的坐标，由于高速CCD相机价格昂贵，所以该方法增加了系统的成本，同时也增加了系统的复杂性。现有的专利也提出一些方法，但都存在较多的问题，如专利“多管齐射武器弹丸速度与着靶坐标测量装置与测量方法”提出采用基于六光幕的测量原理，将每一个光幕细分成多个小光幕，实现对多发弹丸同时着靶情况下坐标的测量，该方法光幕组成复杂，难以实现，当两发弹丸同时着靶且着靶位置处于同一个光幕区间时，系统同样无法区分，最终导致无法测量。如专利“双管齐射武器弹丸飞行速度与着靶坐标测量方法与装置”提出采用八个探测光幕阵列的方法对双管武器的弹丸着靶坐标进行测量，该系统装置和算法特别复杂，实际几乎无法实现，且无法解决三发弹丸同时着靶情况下的坐标测量。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于2-3发弹丸同时着靶的坐标测量装置，解决了现有技术无法有效实现测量2-3发弹丸同时着靶情况下的坐标测量的问题。

本发明的另一目的是提供一种用于2-3发弹丸同时着靶的坐标测量方法，解决了现有技术的系统装置和算法特别复杂，且无法有效解决2-3发弹丸同时着靶情况下的坐标测量的难题。

本发明所采用的技术方案是，一种用于2-3发弹丸同时着靶的坐标测量装置，包括三个激光器、彩色线阵CCD相机和投影板，三个激光器、彩色线阵CCD相机均设置在箱体盖板后面，在箱体盖板对面设置有投影板，彩色线阵CCD相机和控制与信号处理装置连接；

所述的三个激光器即第一激光器、第二激光器、第三激光器，其中的第一激光器为红光激光器，红光激光器波长为650nm；第二激光器为蓝光激光器，蓝光激光器波长为405nm；第三激光器为绿光激光器，绿光激光器波长为532nm；上述的650nm、405nm和532nm的波长分别与彩色线阵CCD相机中的彩色线阵CCD器件的三基色红色、蓝色和绿色对应一致。

本发明所采用的另一技术方案是，一种用于2发弹丸同时着靶的坐标测量方法，利用上述的测量装置，通过采集彩色线阵CCD相机的图像数据，基于直线相交数学模型求解交点坐标，具体步骤如下：

步骤1、以彩色线阵CCD相机光学镜头主点O为原点建立坐标系XOY，投影板和光学镜头的主点O的距离为H，三个激光器发光点A、B和C位于O点两侧，A的坐标为(X_A，0)，B的坐标为(X_B，0)，C的坐标为(X_C，0)；

步骤2、实弹射击，两发弹丸同时穿越测量光幕面时，第一激光器通过两个弹丸E₁和E₂在投影板上留下投影A₁和A₂；第二激光器通过两个弹丸E₁和E₂在投影板上留下投影B₁和B₂；第三激光器通过两个弹丸E₁和E₂在投影板上留下投影C₁和C₂；

彩色线阵CCD相机捕获弹丸穿越光幕面时在投影板上留下的投影A₁、A₂、B₁、B₂、C₁、C₂的图像和弹丸E₁、E₂自身的图像，即弹丸在投影板上的投影和弹丸自身分别通过彩色线阵CCD相机的光学镜头在彩色线阵CCD器件上成像；

步骤3、将彩色线阵CCD器件获得的图像根据650nm、405nm和532nm三种不同的波长进行分离，得到三种图片，一种是红光图片，一种是蓝光图片，一种是绿光图片；通过以上方法对四种图像进行识别，进而确定各投影A₁、A₂、B₁、B₂、C₁、C₂、E₁″和E₂″在投影板上的位置；

步骤4、分别连接点A和A₁、点A和A₂、点B和B₁、点B和B₂、点C和C₁、C和C₂形成六条直线AA₁、AA₂、BB₁、BB₂、CC₁、CC₂，六条直线相互形成的所有交点中，每一个交点最多只有三条直线经过，同时只有三条直线经过的交点才有可能是弹着点，将这些有三条直线经过的交点称为“疑似弹着点”，这些“疑似弹着点”中，只有两个为真实的弹着点；再分别连接点O和E₁′、点O和E₂′，并分别延长至点E₁″和E₂″，便可形成直线E₁′E₁″和E₂′E₂″，在之前六条直线AA₁、AA₂、BB₁、BB₂、CC₁、CC₂相交形成的“疑似弹着点”中，直线E₁′E₁″和E₂′E₂″必然经过其中的两个“疑似弹着点”，这两个“疑似弹着点”便为真实的弹着点E₁和E₂，其余“疑似弹着点”为虚假的弹着点；

步骤5、弹着点E₁和E₂的坐标分别为：

X_{E_{1}} = \frac{X_{B} (X_{A_{1}} - X_{A}) - X_{A} (X_{B_{1}} - X_{B})}{(X_{A_{1}} - X_{A}) - (X_{B_{1}} - X_{B})};

Y_{E_{1}} = \frac{(X_{B} - X_{A}) H}{(X_{A_{1}} - X_{A}) - (X_{B_{1}} - X_{B})} - \frac{{2 X}_{A} \times (X_{B_{1}} - X_{B}) H}{(X_{A_{1}} - X_{A}) \times [(X_{A_{1}} - X_{A}) - (X_{B_{1}} - X_{B})]}

X_{E_{2}} = \frac{X_{B} (X_{A_{2}} - X_{A}) - X_{A} (X_{B_{2}} - X_{B})}{(X_{A_{2}} - X_{A}) - (X_{B_{2}} - X_{B})};

Y_{E_{2}} = \frac{(X_{B} - X_{A}) H}{(X_{A_{2}} - X_{A}) - (X_{B_{2}} - X_{B})} - \frac{{2 X}_{A} \times (X_{B_{2}} - X_{B}) H}{(X_{A_{2}} - X_{A}) \times [(X_{A_{2}} - X_{A}) - (X_{B_{2}} - X_{B})]},

即得到两发弹丸同时着靶的弹着点E₁、E₂坐标计算结果。

本发明所采用的第三个技术方案是，一种用于3发弹丸同时着靶的坐标测量方法，利用上述的测量装置，通过采集彩色线阵CCD相机的图像数据，基于直线相交数学模型求解交点坐标，具体步骤如下：

步骤2、实弹射击，三个弹丸同时穿越测量光幕面时，第一激光器通过三个弹丸E₁、E₂和E₃在投影板上留下投影A₁、A₂和A₃；第二激光器通过弹丸三个弹丸E₁、E₂和E₃在投影板上留下投影B₁、B₂和B₃；第三激光器通过弹丸三个弹丸E₁、E₂和E₃在投影板上留下投影C₁、C₂和C₃；

彩色线阵CCD相机捕获弹丸穿越光幕面时在投影板上留下的投影A₁、A₂、A₃、B₁、B₂、B₃、C₁、C₂、C₃的图像和弹丸E₁、E₂、E₃自身的图像，即弹丸在投影板上的投影和弹丸自身分别通过彩色线阵CCD相机的光学镜头在彩色线阵CCD器件上成像；

步骤3、将彩色线阵CCD器件获得的图像根据650nm、405nm和532nm三种不同的波长进行分离，得到三种图片，一种是红光图片，一种是蓝光图片，一种是绿光图片；通过以上方法对四种图像进行识别，进而确定各投影A₁、A₂、A₃、B₁、B₂、B₃、C₁、C₂、C₃、E₁″、E₂″和E₃″在投影板上的位置；

步骤4、分别连接点A和A₁、点A和A₂、点A和A₃、点B和B₁、点B和B₂、点B和B₃、点C和C₁、C和C₂、C和C₃形成九条直线AA₁、AA₂、AA₃、BB₁、BB₂、BB₃、CC₁、CC₂、CC₃，九条直线相互形成的所有交点中，每一个交点最多只有三条直线经过，同时只有三条直线经过的交点才有可能是弹着点，将这些有三条直线经过的交点称为“疑似弹着点”，这些“疑似弹着点”中，只有三个为真实的弹着点；

再分别连接点O和E₁′、点O和E₂′、点O和E₃′，并分别延长至点E₁″、E₂″和E₃″，便可形成直线E₁′E₁″、E₂′E₂″和E₃′E₃″，在之前九条直线AA₁、AA₂、AA₃、BB₁、BB₂、BB₃、CC₁、CC₂、CC₃相交形成的“疑似弹着点”中，直线E₁′E₁″、E₂′E₂″和E₃′E₃″必然经过其中的三个“疑似弹着点”，这三个“疑似弹着点”便为真实的弹着点E₁、E₂和E₃，其余“疑似弹着点”为虚假的弹着点；

步骤5、弹着点E₁、E₂和E₃的坐标分别为：

X_{E_{1}} = \frac{X_{B} (X_{A_{1}} - X_{A}) - X_{A} (X_{B_{1}} - X_{B})}{(X_{A_{1}} - X_{A}) - (X_{B_{1}} - X_{B})};

Y_{E_{1}} = \frac{(X_{B} - X_{A}) H}{(X_{A_{1}} - X_{A}) - (X_{B_{1}} - X_{B})} - \frac{{2 X}_{A} \times (X_{B_{1}} - X_{B}) H}{(X_{A_{1}} - X_{A}) \times [(X_{A_{1}} - X_{A}) - (X_{B_{1}} - X_{B})]}

X_{E_{2}} = \frac{X_{B} (X_{A_{2}} - X_{A}) - X_{A} (X_{B_{2}} - X_{B})}{(X_{A_{2}} - X_{A}) - (X_{B_{2}} - X_{B})};

Y_{E_{2}} = \frac{(X_{B} - X_{A}) H}{(X_{A_{2}} - X_{A}) - (X_{B_{2}} - X_{B})} - \frac{{2 X}_{A} \times (X_{B_{2}} - X_{B}) H}{(X_{A_{2}} - X_{A}) \times [(X_{A_{2}} - X_{A}) - (X_{B_{2}} - X_{B})]}

X_{E_{3}} = \frac{X_{B} (X_{A_{3}} - X_{A}) - X_{A} (X_{B_{3}} - X_{B})}{(X_{A_{3}} - X_{A}) - (X_{B_{3}} - X_{B})};

Y_{E_{3}} = \frac{(X_{B} - X_{A}) H}{(X_{A_{3}} - X_{A}) - (X_{B_{3}} - X_{B})} - \frac{{2 X}_{A} \times (X_{B_{3}} - X_{B}) H}{(X_{A_{3}} - X_{A}) \times [(X_{A_{3}} - X_{A}) - (X_{B_{3}} - X_{B})]},

即得到三发弹丸同时着靶的弹着点E₁、E₂和E₃坐标计算结果。

本发明的有益效果是，只需要一台彩色线阵CCD相机，配备三个小功率半导体扇形一字线激光器和投影板，即可实现2-3发弹丸同时着靶情况下的坐标测量，能够测量2-3发弹丸同时着靶情况下的坐标参数，系统整体具有测量过程简单，制作成本低，易于推广应用。

附图说明

图1是本发明的装置结构示意图；

图2是本发明方法实施例1用于两发弹丸同时着靶坐标测量原理示意图；

图3是本发明方法实施例2用于三发弹丸同时着靶坐标测量原理示意图。

图中，1.第一激光器，2.第二激光器，3.第三激光器，4.彩色线阵CCD相机，5.箱体盖板，6.投影板，7.控制与信号处理装置，8.光学镜头，9.彩色线阵CCD器件。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

参照图1，本发明的用于2-3发弹丸同时着靶的坐标测量装置，包括三个激光器(即第一激光器1、第二激光器2、第三激光器3)、彩色线阵CCD相机4和投影板6，三个激光器、彩色线阵CCD相机4均并排设置在箱体盖板5后面，在箱体盖板5对面设置有投影板6，即投影板6的投影面相对于彩色线阵CCD相机4的光学镜头8设置；彩色线阵CCD相机4和控制与信号处理装置7连接。三个激光器可以同时设置于彩色线阵CCD相机4的任意一侧，三个激光器也可以分别设置于彩色线阵CCD相机4的两侧(任一侧一个，另一侧两个)，其中第一激光器1为红光激光器，红光激光器波长为650nm；第二激光器2为蓝光激光器，蓝光激光器波长为405nm；第三激光器3为绿光激光器，绿光激光器波长为532nm。650nm、405nm和532nm的波长分别与彩色线阵CCD器件9的三基色红色、蓝色和绿色对应一致。

第一激光器1、第二激光器2和第三激光器3是扇形一字线半导体激光器。彩色线阵CCD相机4为RGB格式的、还可以采用彩色CMOS相机。对于各个波段的单波长光线而言，彩色线阵CCD相机4对于650nm的红光、405nm的蓝光和532nm的绿光较为敏感。

控制与信号处理装置7用于实现数据的采集和运算，相当于工控机或电脑。另外，在图2、图3工作原理图中仅显示出了投影板6和彩色线阵CCD相机4中的主要部件，包括光学镜头8、彩色线阵CCD器件9两个部件。

实施例1

参照图2，利用图1所述的装置进行的2发弹丸同时着靶情况下的坐标测量方法是，通过采集彩色线阵CCD相机4的图像数据，基于直线相交数学模型求解交点坐标，具体步骤如下：

步骤1、以彩色线阵CCD相机4光学镜头主点O为原点建立坐标系XOY，投影板6和光学镜头8的主点O的距离为H，三个激光器发光点A、B和C位于O点两侧，A的坐标为(X_A，0)，B的坐标为(X_B，0)，C的坐标为(X_C，0)；

步骤2、实弹射击，假设有两发弹丸同时穿越测量光幕面时，第一激光器1通过两个弹丸E₁和E₂在投影板6上留下投影A₁和A₂；第二激光器2通过两个弹丸E₁和E₂在投影板6上留下投影B₁和B₂；第三激光器3通过两个弹丸E₁和E₂在投影板6上留下投影C₁和C₂。彩色线阵CCD相机4捕获弹丸穿越光幕面时在投影板6上留下的投影A₁、A₂、B₁、B₂、C₁、C₂的图像和弹丸E₁、E₂自身的图像，即弹丸在投影板6上的投影和弹丸自身分别通过彩色线阵CCD相机4的光学镜头8在彩色线阵CCD器件9上成像；

步骤3、将彩色线阵CCD器件9获得的图像根据650nm、405nm和532nm三种不同的波长进行分离，便可到三种图片，一种是红光图片，一种是蓝光图片，一种是绿光图片。由于投影A₁和A₂为两发弹丸遮挡住第一激光器1的投影，所以投影A₁和A₂的图像只会在红光照片中出现；由于投影B₁和B₂为两发弹丸遮挡住第二激光器2的投影，所以投影B₁和B₂的图像只会在蓝光照片中出现；由于投影C₁和C₂为两发弹丸遮挡住第三激光器3的投影，所以投影C₁和C₂的图像只会在绿光照片中出现。由于弹丸E₁和E₂挡住了投影板6上E₁″和E₂″两点反射进入镜头的光线而形成弹丸自身的图像E₁′和E₂′，E₁″和E₂″两点反射的光线既有第一激光器1的红光，又有第二激光器2的蓝光，又有第三激光器3的绿光，所以弹丸E₁和E₂的图像E₁′和E₂′会在红光、蓝光和绿光图片中同时出现。通过以上方法便可对四种图像进行识别，进而可以确定各投影A₁、A₂、B₁、B₂、C₁、C₂、E₁″和E₂″在投影板6上的位置；

步骤4、分别连接点A和A₁、点A和A₂、点B和B₁、点B和B₂、点C和C₁、C和C₂形成六条直线AA₁、AA₂、BB₁、BB₂、CC₁、CC₂，六条直线相互形成的所有交点中，每一个交点最多只有三条直线经过，同时只有三条直线经过的交点才有可能是弹着点，将这些有三条直线经过的交点称为“疑似弹着点”，这些“疑似弹着点”中，只有两个为真实的弹着点。再分别连接点O和E₁′、点O和E₂′，并分别延长至点E₁″和E₂″，便可形成直线E₁′E₁″和E₂′E₂″，在之前六条直线AA₁、AA₂、BB₁、BB₂、CC₁、CC₂相交形成的“疑似弹着点”中，直线E₁′E₁″和E₂′E₂″必然经过其中的两个“疑似弹着点”，这两个“疑似弹着点”便为真实的弹着点E₁和E₂，其余“疑似弹着点”为虚假的弹着点；

步骤5、弹着点E₁和E₂的坐标分别为：

X_{E_{1}} = \frac{X_{B} (X_{A_{1}} - X_{A}) - X_{A} (X_{B_{1}} - X_{B})}{(X_{A_{1}} - X_{A}) - (X_{B_{1}} - X_{B})};

Y_{E_{1}} = \frac{(X_{B} - X_{A}) H}{(X_{A_{1}} - X_{A}) - (X_{B_{1}} - X_{B})} - \frac{{2 X}_{A} \times (X_{B_{1}} - X_{B}) H}{(X_{A_{1}} - X_{A}) \times [(X_{A_{1}} - X_{A}) - (X_{B_{1}} - X_{B})]}

X_{E_{2}} = \frac{X_{B} (X_{A_{2}} - X_{A}) - X_{A} (X_{B_{2}} - X_{B})}{(X_{A_{2}} - X_{A}) - (X_{B_{2}} - X_{B})};

Y_{E_{2}} = \frac{(X_{B} - X_{A}) H}{(X_{A_{2}} - X_{A}) - (X_{B_{2}} - X_{B})} - \frac{{2 X}_{A} \times (X_{B_{2}} - X_{B}) H}{(X_{A_{2}} - X_{A}) \times [(X_{A_{2}} - X_{A}) - (X_{B_{2}} - X_{B})]} .

即得到两发弹丸同时着靶的弹着点E₁、E₂坐标计算结果。

实施例2

参照图3，利用图1所述的装置提供的三发弹丸同时着靶情况下的弹丸坐标测量方法，通过采集彩色线阵CCD相机4的图像数据，基于直线相交数学模型求解交点坐标，具体步骤如下：

步骤2、实弹射击，假设有三个弹丸同时穿越测量光幕面时，第一激光器1通过三个弹丸E₁、E₂和E₃在投影板6上留下投影A₁、A₂和A₃；第二激光器2通过弹丸三个弹丸E₁、E₂和E₃在投影板6上留下投影B₁、B₂和B₃；第三激光器3通过弹丸三个弹丸E₁、E₂和E₃在投影板6上留下投影C₁、C₂和C₃。彩色线阵CCD相机4捕获弹丸穿越光幕面时在投影板6上留下的投影A₁、A₂、A₃、B₁、B₂、B₃、C₁、C₂、C₃的图像和弹丸E₁、E₂、E₃自身的图像，即弹丸在投影板6上的投影和弹丸自身分别通过彩色线阵CCD相机4的光学镜头8在彩色线阵CCD器件9上成像；

步骤3、将彩色线阵CCD器件9获得的图像根据650nm、405nm和532nm三种不同的波长进行分离，便可到三种图片，一种是红光图片，一种是蓝光图片，一种是绿光图片。由于投影A₁、A₂和A₃为三发弹丸遮挡住第一激光器1的投影，所以投影A₁、A₂和A₃的图像只会在红光照片中出现；由于投影B₁、B₂和B₃为三发弹丸遮挡住第二激光器2的投影，所以投影B₁、B₂和B₃的图像只会在蓝光照片中出现；由于投影C₁、C₂和C₃为三发弹丸遮挡住第三激光器3的投影，所以投影C₁、C₂和C₃的图像只会在绿光照片中出现。由于弹丸E₁、E₂和E₃挡住了投影板6上E₁″、E₂″和E₃″三点反射进入镜头的光线而形成弹丸自身的图像E₁′、E₂′和E₃′，E₁″、E₂″和E₃″三点反射的光线既有第一激光器1的红光，又有第二激光器2的蓝光，又有第三激光器3的绿光，所以弹丸E₁、E₂和E₃的图像E₁、E₂和E₃会在红光、蓝光和绿光图片中同时出现。通过以上方法便可对四种图像进行识别，进而可以确定各投影A₁、A₂、A₃、B₁、B₂、B₃、C₁、C₂、C₃、E₁″、E₂″和E₃″在投影板6上的位置；

步骤4、分别连接点A和A₁、点A和A₂、点A和A₃、点B和B₁、点B和B₂、点B和B₃、点C和C₁、C和C₂、C和C₃形成九条直线AA₁、AA₂、AA₃、BB₁、BB₂、BB₃、CC₁、CC₂、CC₃，九条直线相互形成的所有交点中，每一个交点最多只有三条直线经过，同时只有三条直线经过的交点才有可能是弹着点，将这些有三条直线经过的交点称为“疑似弹着点”，这些“疑似弹着点”中，只有三个为真实的弹着点。再分别连接点O和E₁′、点O和E₂′、点O和E₃′，并分别延长至点E₁″、E₂″和E₃″，便可形成直线E₁′E₁″、E₂′E₂″和E₃′E₃″，在之前九条直线AA₁、AA₂、AA₃、BB₁、BB₂、BB₃、CC₁、CC₂、CC₃相交形成的“疑似弹着点”中，直线E₁′E₁″、E₂′E₂″和E₃′E₃″必然经过其中的三个“疑似弹着点”，这三个“疑似弹着点”便为真实的弹着点E₁、E₂和E₃，其余“疑似弹着点”为虚假的弹着点；

步骤5、弹着点E₁、E₂和E₃的坐标分别为：

X_{E_{1}} = \frac{X_{B} (X_{A_{1}} - X_{A}) - X_{A} (X_{B_{1}} - X_{B})}{(X_{A_{1}} - X_{A}) - (X_{B_{1}} - X_{B})};

Y_{E_{1}} = \frac{(X_{B} - X_{A}) H}{(X_{A_{1}} - X_{A}) - (X_{B_{1}} - X_{B})} - \frac{{2 X}_{A} \times (X_{B_{1}} - X_{B}) H}{(X_{A_{1}} - X_{A}) \times [(X_{A_{1}} - X_{A}) - (X_{B_{1}} - X_{B})]}

X_{E_{2}} = \frac{X_{B} (X_{A_{2}} - X_{A}) - X_{A} (X_{B_{2}} - X_{B})}{(X_{A_{2}} - X_{A}) - (X_{B_{2}} - X_{B})};

Y_{E_{2}} = \frac{(X_{B} - X_{A}) H}{(X_{A_{2}} - X_{A}) - (X_{B_{2}} - X_{B})} - \frac{{2 X}_{A} \times (X_{B_{2}} - X_{B}) H}{(X_{A_{2}} - X_{A}) \times [(X_{A_{2}} - X_{A}) - (X_{B_{2}} - X_{B})]}

X_{E_{3}} = \frac{X_{B} (X_{A_{3}} - X_{A}) - X_{A} (X_{B_{3}} - X_{B})}{(X_{A_{3}} - X_{A}) - (X_{B_{3}} - X_{B})};

Y_{E_{3}} = \frac{(X_{B} - X_{A}) H}{(X_{A_{3}} - X_{A}) - (X_{B_{3}} - X_{B})} - \frac{{2 X}_{A} \times (X_{B_{3}} - X_{B}) H}{(X_{A_{3}} - X_{A}) \times [(X_{A_{3}} - X_{A}) - (X_{B_{3}} - X_{B})]},

当然了，本发明装置也可以精确测量单发弹丸着靶的弹着点坐标。

Claims

1.一种用于2发弹丸同时着靶的坐标测量方法，其特征在于，利用一种2-3发弹丸同时着靶的坐标测量装置，该2-3发弹丸同时着靶的坐标测量装置结构是，

包括三个激光器、彩色线阵CCD相机(4)和投影板(6)，三个激光器、彩色线阵CCD相机(4)均并排设置在箱体盖板(5)后面，在箱体盖板(5)对面设置有投影板(6)，彩色线阵CCD相机(4)和控制与信号处理装置(7)连接；所述的三个激光器即第一激光器(1)、第二激光器(2)、第三激光器(3)，其中的第一激光器(1)为红光激光器，红光激光器波长为650nm；第二激光器(2)为蓝光激光器，蓝光激光器波长为405nm；第三激光器(3)为绿光激光器，绿光激光器波长为532nm；上述的650nm、405nm和532nm的波长分别与彩色线阵CCD相机(4)中的彩色线阵CCD器件(9)的三基色红色、蓝色和绿色对应一致；所述的彩色线阵CCD相机(4)为RGB格式；所述的三个激光器均选用扇形一字线半导体激光器，

该坐标测量方法通过采集彩色线阵CCD相机(4)的图像数据，基于直线相交数学模型求解交点坐标，具体步骤如下：

步骤1、以彩色线阵CCD相机(4)光学镜头主点O为原点建立坐标系XOY，投影板(6)和光学镜头(8)的主点O的距离为H，三个激光器发光点A、B和C位于O点两侧，A的坐标为(X_A，0)，B的坐标为(X_B，0)，C的坐标为(X_C，0)；

步骤2、实弹射击，两发弹丸同时穿越测量光幕面时，第一激光器(1)通过两个弹丸E₁和E₂在投影板(6)上留下投影A₁和A₂；第二激光器(2)通过两个弹丸E₁和E₂在投影板(6)上留下投影B₁和B₂；第三激光器(3)通过两个弹丸E₁和E₂在投影板(6)上留下投影C₁和C₂；

彩色线阵CCD相机(4)捕获弹丸穿越光幕面时在投影板(6)上留下的投影A₁、A₂、B₁、B₂、C₁、C₂的图像和弹丸E₁、E₂自身的图像，即弹丸在投影板(6)上的投影和弹丸自身分别通过彩色线阵CCD相机(4)的光学镜头(8)在彩色线阵CCD器件(9)上成像；

步骤3、将彩色线阵CCD器件(9)获得的图像根据650nm、405nm和532nm三种不同的波长进行分离，得到三种图片，一种是红光图片，一种是蓝光图片，一种是绿光图片；由于弹丸E₁、E₂挡住了投影板(6)上E₁″、E₂″点反射进入镜头的光线而形成弹丸自身的图像E₁′、E₂′，E₁″、E₂″点反射的光线既有第一激光器1的红光，又有第二激光器2的蓝光，又有第三激光器3的绿光，所以弹丸E₁、E₂的图像E₁′、E₂′会在红光、蓝光和绿光图片中同时出现，通过以上方法对四种图像进行识别，进而确定各投影A₁、A₂、B₁、B₂、C₁、C₂、E₁″和E₂″在投影板(6)上的位置；

步骤5、弹着点E₁和E₂的坐标分别为：

X_{E_{1}} = \frac{X_{B} (X_{A_{1}} - X_{A}) - X_{A} (X_{B_{1}} - X_{B})}{(X_{A_{1}} - X_{A}) - (X_{B_{1}} - X_{B})};

Y_{E_{1}} = \frac{(X_{B} - X_{A}) H}{(X_{A_{1}} - X_{A}) - (X_{B_{1}} - X_{B})} - \frac{{2 X}_{A} \times (X_{B_{1}} - X_{B}) H}{(X_{A_{1}} - X_{A}) \times [(X_{A_{1}} - X_{A}) - (X_{B_{1}} - X_{B})]}

X_{E_{2}} = \frac{X_{B} (X_{A_{2}} - X_{A}) - X_{A} (X_{B_{2}} - X_{B})}{(X_{A_{2}} - X_{A}) - (X_{B_{2}} - X_{B})};

Y_{E_{2}} = \frac{(X_{B} - X_{A}) H}{(X_{A_{2}} - X_{A}) - (X_{B_{2}} - X_{B})} - \frac{{2 X}_{A} \times (X_{B_{2}} - X_{B}) H}{(X_{A_{2}} - X_{A}) \times [(X_{A_{2}} - X_{A}) - (X_{B_{2}} - X_{B})]},

即得到两发弹丸同时着靶的弹着点E₁、E₂坐标计算结果。

2.一种用于3发弹丸同时着靶的坐标测量方法，其特征在于，利用一种2-3发弹丸同时着靶的坐标测量装置，该2-3发弹丸同时着靶的坐标测量装置结构是，

步骤2、实弹射击，三个弹丸同时穿越测量光幕面时，第一激光器(1)通过三个弹丸E₁、E₂和E₃在投影板(6)上留下投影A₁、A₂和A₃；第二激光器(2)通过弹丸三个弹丸E₁、E₂和E₃在投影板(6)上留下投影B₁、B₂和B₃；第三激光器(3)通过弹丸三个弹丸E₁、E₂和E₃在投影板(6)上留下投影C₁、C₂和C₃；

彩色线阵CCD相机(4)捕获弹丸穿越光幕面时在投影板(6)上留下的投影A₁、A₂、A₃、B₁、B₂、B₃、C₁、C₂、C₃的图像和弹丸E₁、E₂、E₃自身的图像，即弹丸在投影板(6)上的投影和弹丸自身分别通过彩色线阵CCD相机(4)的光学镜头(8)在彩色线阵CCD器件(9)上成像；

步骤3、将彩色线阵CCD器件(9)获得的图像根据650nm、405nm和532nm三种不同的波长进行分离，得到三种图片，一种是红光图片，一种是蓝光图片，一种是绿光图片；由于弹丸E₁、E₂和E₃挡住了投影板6上E₁″、E₂″和E₃″三点反射进入镜头的光线而形成弹丸自身的图像E₁′、E₂′和E₃′，E₁″、E₂″和E₃″三点反射的光线既有第一激光器1的红光，又有第二激光器2的蓝光，又有第三激光器3的绿光，所以弹丸E₁、E₂和E₃的图像E₁′、E₂′和E₃′会在红光、蓝光和绿光图片中同时出现，通过以上方法对四种图像进行识别，进而确定各投影A₁、A₂、A₃、B₁、B₂、B₃、C₁、C₂、C₃、E₁″、E₂″和E₃″在投影板(6)上的位置；

步骤5、弹着点E₁、E₂和E₃的坐标分别为：

X_{E_{1}} = \frac{X_{B} (X_{A_{1}} - X_{A}) - X_{A} (X_{B_{1}} - X_{B})}{(X_{A_{1}} - X_{A}) - (X_{B_{1}} - X_{B})};

Y_{E_{1}} = \frac{(X_{B} - X_{A}) H}{(X_{A_{1}} - X_{A}) - (X_{B_{1}} - X_{B})} - \frac{{2 X}_{A} \times (X_{B_{1}} - X_{B}) H}{(X_{A_{1}} - X_{A}) \times [(X_{A_{1}} - X_{A}) - (X_{B_{1}} - X_{B})]}

X_{E_{2}} = \frac{X_{B} (X_{A_{2}} - X_{A}) - X_{A} (X_{B_{2}} - X_{B})}{(X_{A_{2}} - X_{A}) - (X_{B_{2}} - X_{B})};

Y_{E_{2}} = \frac{(X_{B} - X_{A}) H}{(X_{A_{2}} - X_{A}) - (X_{B_{2}} - X_{B})} - \frac{{2 X}_{A} \times (X_{B_{2}} - X_{B}) H}{(X_{A_{2}} - X_{A}) \times [(X_{A_{2}} - X_{A}) - (X_{B_{2}} - X_{B})]}

X_{E_{3}} = \frac{X_{B} (X_{A_{3}} - X_{A}) - X_{A} (X_{B_{3}} - X_{B})}{(X_{A_{3}} - X_{A}) - (X_{B_{3}} - X_{B})};

Y_{E_{3}} = \frac{(X_{B} - X_{A}) H}{(X_{A_{3}} - X_{A}) - (X_{B_{3}} - X_{B})} - \frac{{2 X}_{A} \times (X_{B_{3}} - X_{B}) H}{(X_{A_{3}} - X_{A}) \times [(X_{A_{3}} - X_{A}) - (X_{B_{3}} - X_{B})]},