CN112857224B - 一种ccd线阵相机交汇连发弹丸坐标快速处理方法 - Google Patents

一种ccd线阵相机交汇连发弹丸坐标快速处理方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112857224B
CN112857224B CN202110075488.4A CN202110075488A CN112857224B CN 112857224 B CN112857224 B CN 112857224B CN 202110075488 A CN202110075488 A CN 202110075488A CN 112857224 B CN112857224 B CN 112857224B
Authority
CN
China
Prior art keywords
shot
ccd linear
linear array
image
target
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202110075488.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112857224A (zh
Inventor
张斌
赵冬娥
马亚云
褚文博
闫鑫龙
孟凡军
张大舜
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
North University of China
Original Assignee
North University of China
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by North University of China filed Critical North University of China
Priority to CN202110075488.4A priority Critical patent/CN112857224B/zh
Publication of CN112857224A publication Critical patent/CN112857224A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112857224B publication Critical patent/CN112857224B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/002—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring two or more coordinates

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

本发明涉及一种CCD线阵相机交汇连发弹丸坐标快速处理方法，使用CCD线阵相机交汇系统；其特点是：弹丸过靶信号、两台CCD线阵相机拍摄时序与拍摄时序的触发产生时刻同步；寻找弹丸过靶信号中峰值并获取多个峰值之间的时间间隔，再根据设置的CCD线阵相机拍摄时间间隔进行计算，从连续拍摄的大量图像中筛选出对应的存在弹丸过靶的图像；触发后采集卡和两台CCD线阵相机均在自身工作频率下连续工作，在不同步长前进导致需要筛选前一幅和后一幅图像；使用自适应阈值方法获取弹丸在图像上的具体弹丸坐标位置。本发明降低软件处理的数据量，缩短处理图像的时间，可用于测试连发和单发，同时可用于火箭弹、破片等的测试。

Description

一种CCD线阵相机交汇连发弹丸坐标快速处理方法
技术领域：
本发明属于光电检测技术领域，具体涉及一种CCD线阵相机交汇连发弹丸坐标快速处理方法。
背景技术：
连发弹丸坐标的测量作为靶场测试中弹道特性和弹道系数评估测试的重要参数，对武器系统的优化设计具有重要意义。
目前，在国内外对连发弹丸坐标的测量普遍使用CCD线阵交汇系统。使用该CCD线阵交汇系统的测量方法是：
当弹丸过靶时会产生一个触发信号传给CCD线阵相机，使CCD线阵相机触发并以最大帧频持续拍摄，拍摄完成后需要处理所有图像得到所有弹丸的坐标信息。其中：图像处理过程需要将每幅图像都减去背景图像得到预处理图像，然后对整幅图像进行遍历，根据阈值判断出是否存在弹丸，再使用灰度重心法得到弹丸的坐标数据。
该CCD线阵交汇系统的弹丸坐标数据的处理会产生的数据量巨大，并需要对所有图像进行处理，处理时间过长，不能快速有效地计算出过靶弹丸的坐标。
发明内容：
本发明的目的是为了克服现有弹丸坐标图像的大量数据处理的速度慢，提供一种能够降低软件处理的数据量，缩短处理图像的时间的一种CCD线阵相机交汇连发弹丸坐标快速处理方法。
为实现以上目的，本发明的技术方案为：
一种CCD线阵相机交汇连发弹丸坐标快速处理方法，使用CCD线阵相机交汇系统，所述的CCD线阵相机交汇系统包括光幕靶面、两台CCD线阵相机1、光电转换模块2、采集卡、交换机与上位机；所述的光幕靶面由在靶区ABCD内贴上的原向反射屏构成；其特征在于：所述的两台CCD线阵相机以45°仰角同一水平线在靶区的A、B点上放置，所述的两台CCD线阵相机经交换机与上位机连接，光电转换模块与采集卡连接，且采集卡经交换机与上位机连接；在CCD线阵相机交汇系统供电之后，由上位机传输一个待触发命令给两台CCD线阵相机与采集卡，由连发的第一个弹丸信号作为触发；所述的两台CCD线阵相机用于获取弹丸图像，所述的光电转换模块产生弹丸过靶信号，过靶信号通过采集卡、交换机输入给上位机；CCD线阵相机交汇系统连发弹丸坐标快速处理方法为：
(1)、弹丸过靶信号、两台CCD线阵相机拍摄时序与拍摄时序的触发产生时刻同步；
(2)、寻找弹丸过靶信号中峰值并获取多个峰值之间的时间间隔，再根据设置的CCD线阵相机拍摄时间间隔进行计算，从连续拍摄的大量图像中筛选出对应的存在弹丸过靶的图像；其中，所述的寻找弹丸过靶信号中峰值并获取多个峰值之间的时间间隔，即：
所述的弹丸过靶信号与两个CCD线阵相机拍摄时序同步触发，第一发弹丸通过光幕时引起了光通量的变化，光探测器输出的微弱电流经放大后形成弹丸过靶信号；并经过转换生成一个数字信号，同时触发使两台CCD线阵相与采集卡；在所述的CCD线阵相机交汇系统中由弹丸过靶时会产生一个过靶信号，使CCD线阵相机触发并以最大帧频连续拍摄；当弹丸连续过靶时寻找峰值并获取多个峰值之间的时间间隔；
所述的根据设置的CCD线阵相机拍摄时间间隔进行计算，从连续拍摄的大量图像中筛选出对应的存在弹丸过靶的图像；即：
所述的触发后采集卡和两台CCD线阵相机均在自身工作频率下连续工作，在不同步长前进导致需要筛选前一幅和后一幅图像；还要进行波形与图像相关性的处理，由于触发后采集卡和两个CCD线阵相机均在自身工作频率下连续工作，此时CCD线阵相机按照设置好的拍摄步长前进，而采集卡中的信号峰值之间的步长与CCD线阵相机的拍摄步长不成比例关系，因此按照波形时间间隔计算出来的图片可能位于其上一幅或者下一幅，所以每发弹丸的检测需处理三幅图像；
(3)、触发后采集卡和两台CCD线阵相机均在自身工作频率下连续工作，在不同步长前进导致需要筛选前一幅和后一幅图像；
(4)、使用自适应阈值方法获取弹丸在图像上的具体弹丸坐标位置；
其中：
所述的自适应阈值方法，自适应阈值图像处理分为背景处理和自适应阈值的灰度重心法两部分；由于拍摄的图像中存在背景干扰，因此需要先对图像进行预处理，然后使用自适应阈值的灰度重心法判断图中是否有弹丸和有几发弹丸，并求出弹丸的坐标位置。
本发明与现有技术相比具有实质性特点和显著性效果：
本发明的一种CCD线阵相机交汇连发弹丸坐标快速处理方法，降低软件处理的数据量，缩短处理图像的时间。
本发明的一种CCD线阵相机交汇连发弹丸坐标快速处理方法，可测试连发、单发，同时可用于火箭弹、破片等的测试。
附图说明：
图1为本发明所使用的CCD线阵相机交汇系统原理图。
图2为本发明中两侧CCD线阵相机连续拍摄的时序图。
图3为本发明CCD线阵相机交汇系统连发弹丸坐标快速处理方法的流程图。
具体实施方式：
下面结合附图并举实例，对本发明进行详细描述。
1、本发明的CCD线阵相机交汇系统
本发明所使用的CCD线阵相机交汇系统原理图，如图1所示。本发明的所使用的CCD线阵相机交汇系统，包括光幕靶面、两台CCD线阵相机1、光电转换模块2、采集卡、交换机和上位机；所述的光幕靶面由在靶区ABCD内贴上的原向反射屏构成；所述的两台CCD线阵相机以45°仰角同一水平线在靶区的A、B点上放置，所述的两台CCD线阵相机经交换机与上位机连接，光电转换模块与采集卡连接，且采集卡经交换机与上位机连接。
在CCD线阵相机交汇系统供电之后，由上位机传输一个待触发命令给两台CCD线阵相机与采集卡，由连发的第一个弹丸信号作为触发；所述的两台CCD线阵相机用于获取弹丸图像，所述的光电转换模块产生弹丸过靶信号，过靶信号通过采集卡、交换机输入给上位机。
2、CCD线阵相机交汇系统的连发弹丸坐标测量
当射击弹丸时，飞行的弹丸在光幕靶面上经过光幕，此时引发光通量变化使光电转换模块输出一个数字信号给采集卡，并触发采集卡开始采集信号，同时光电转换模块输出的数字信号触发两侧CCD线阵相机，使CCD线阵相机开始连续拍摄。如图2所示，其两侧CCD线阵相机连续拍摄的时序图。
3、CCD线阵相机交汇系统连发弹丸坐标快速处理方法的流程
如图3所示，本发明CCD线阵相机交汇系统连发弹丸坐标快速处理方法的(上位机)处理流程图。当CCD线阵相机交汇系统的图像数据采集停止后，上位机开始接收采集卡传输的信号波形和CCD线阵相机拍摄的大量图像。经过指定的阈值遍历信号数据，根据公式(1)得到峰值点VP时刻。
VP＝max(V(t))V(t)∈(Vlres(t),Vrres(t)) (1)
其中：Vlres(t)和Vrres(t)为相邻的两个幅值等于指定阈值的幅值点。
再根据公式(2)得到存在弹丸的图像位置为第m幅。
Figure GDA0003689824930000051
其中：将t0记为第一发弹丸的波峰值时刻，ti记为第i发的波峰值时刻，相邻图像之间间隔为CCD线阵相机以最大帧频拍摄的时间间隔记为Δttri。
由于信号峰值之间的步长与CCD线阵相机的拍摄步长不成比例关系，因此取第m-1、m和m+1幅图参与下一步计算。在得到存在弹丸的三张图像后将其纵向拼接起来得到一张组合图像，对其进行自适应阈值目标检测。
首先，在拍摄目标图像前会先拍摄一幅无弹丸目标的背景图像，灰度模式读入背景图像和目标图像；
然后将背景图像灰度值反转并与目标图像融合，得到了以纵向背景和弹丸边缘消减后的处理后图像。
再将处理后图像以某一自适应阈值M进行二值化并灰度反转，寻找轮廓域。如果轮廓域寻找失败，那么需要降低自适应阈值M后再重复上一步骤，直到寻找到多个目标的n个轮廓域。一旦自适应阈值M在高于最低阈值情况下都没有检测到弹丸目标，那么该图像中必无弹丸目标。反之，该图像中有弹丸目标，并将得到的所有像素坐标保存并继续处理。

Claims (2)

1.一种CCD线阵相机交汇连发弹丸坐标快速处理方法，使用CCD线阵相机交汇系统，所述的CCD线阵相机交汇系统包括光幕靶面、两台CCD线阵相机(1)、光电转换模块(2)、采集卡、交换机与上位机；所述的光幕靶面由在靶区ABCD内贴上的原向反射屏构成；其特征在于：所述的两台CCD线阵相机以45°仰角同一水平线在靶区的A、B点上放置，所述的两台CCD线阵相机经交换机与上位机连接，光电转换模块与采集卡连接，且采集卡经交换机与上位机连接；在CCD线阵相机交汇系统供电之后，由上位机传输一个待触发命令给两台CCD线阵相机与采集卡，由连发的第一个弹丸信号作为触发；所述的两台CCD线阵相机用于获取弹丸图像，所述的光电转换模块产生弹丸过靶信号，过靶信号通过采集卡、交换机输入给上位机；CCD线阵相机交汇系统连发弹丸坐标快速处理方法为：
(1)、弹丸过靶信号、两台CCD线阵相机拍摄时序与拍摄时序的触发产生时刻同步；
(2)、寻找弹丸过靶信号中峰值并获取多个峰值之间的时间间隔，再根据设置的CCD线阵相机拍摄时间间隔进行计算，从连续拍摄的大量图像中筛选出对应的存在弹丸过靶的图像；
其中，所述的寻找弹丸过靶信号中峰值并获取多个峰值之间的时间间隔，即：所述的弹丸过靶信号与两个CCD线阵相机拍摄时序同步触发，第一发弹丸通过光幕时引起了光通量的变化，光探测器输出的微弱电流经放大后形成弹丸过靶信号；并经过转换生成一个数字信号，同时触发使两台CCD线阵相与采集卡；在所述的CCD线阵相机交汇系统中由弹丸过靶时会产生一个过靶信号，使CCD线阵相机触发并以最大帧频连续拍摄；当弹丸连续过靶时寻找峰值并获取多个峰值之间的时间间隔；
所述的根据设置的CCD线阵相机拍摄时间间隔进行计算，从连续拍摄的大量图像中筛选出对应的存在弹丸过靶的图像；即：所述的触发后采集卡和两台CCD线阵相机均在自身工作频率下连续工作，在不同步长前进导致需要筛选前一幅和后一幅图像；还要进行波形与图像相关性的处理，由于触发后采集卡和两个CCD线阵相机均在自身工作频率下连续工作，此时CCD线阵相机按照设置好的拍摄步长前进，而采集卡中的信号峰值之间的步长与CCD线阵相机的拍摄步长不成比例关系，因此按照波形时间间隔计算出来的图片可能位于其上一幅或者下一幅，所以每发弹丸的检测需处理三幅图像；
(3)、触发后采集卡和两台CCD线阵相机均在自身工作频率下连续工作，在不同步长前进导致需要筛选前一幅和后一幅图像；
(4)、使用自适应阈值方法获取弹丸在图像上的具体弹丸坐标位置；其中：
所述的自适应阈值方法，自适应阈值图像处理分为背景处理和自适应阈值的灰度重心法两部分；由于拍摄的图像中存在背景干扰，因此需要先对图像进行预处理，然后使用自适应阈值的灰度重心法判断图中是否有弹丸和有几发弹丸，并求出弹丸的坐标位置。
2.如权利要求1所述的一种CCD线阵相机交汇连发弹丸坐标快速处理方法，其特征在于：
所述的CCD线阵相机交汇系统连发弹丸坐标快速处理方法，上位机处理方法的流程：
当图像数据采集停止后，上位机开始接收采集卡传输的信号波形和CCD 线阵相机拍摄的大量图像；经过指定的阈值遍历信号数据，根据公式(1)得到峰值点VP时刻；
VP＝max(V(t))V(t)∈(Vlres(t),Vrres(t)) (1)
其中：Vlres(t)和Vrres(t)为相邻的两个幅值等于指定阈值的幅值点；
再根据公式(2)得到存在弹丸的图像位置为第m幅；
Figure FDA0003689824920000031
其中：将t0记为第一发弹丸的波峰值时刻，ti记为第i发的波峰值时刻，相邻图像之间间隔为CCD线阵相机以最大帧频拍摄的时间间隔记为Δttri；
由于信号峰值之间的步长与CCD线阵相机的拍摄步长不成比例关系，因此取第m-1、m和m+1幅图参与下一步计算；在得到存在弹丸的三张图像后将其纵向拼接起来得到一张组合图像，对其进行自适应阈值目标检测；
首先，在拍摄目标图像前会先拍摄一幅无弹丸目标的背景图像，灰度模式读入背景图像和目标图像；
然后将背景图像灰度值反转并与目标图像融合，得到了以纵向背景和弹丸边缘消减后的处理后图像；
再将处理后图像以某一自适应阈值M进行二值化并灰度反转，寻找轮廓域；如果轮廓域寻找失败，那么需要降低自适应阈值M后再重复上一步骤，直到寻找到多个目标的n个轮廓域；一旦自适应阈值M在高于最低阈值情况下都没有检测到弹丸目标，那么该图像中必无弹丸目标；反之，该图像中有弹丸目标，并将得到的所有像素坐标保存并继续处理。
CN202110075488.4A 2021-01-20 2021-01-20 一种ccd线阵相机交汇连发弹丸坐标快速处理方法 Active CN112857224B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110075488.4A CN112857224B (zh) 2021-01-20 2021-01-20 一种ccd线阵相机交汇连发弹丸坐标快速处理方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110075488.4A CN112857224B (zh) 2021-01-20 2021-01-20 一种ccd线阵相机交汇连发弹丸坐标快速处理方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112857224A CN112857224A (zh) 2021-05-28
CN112857224B true CN112857224B (zh) 2022-08-30

Family

ID=76007677

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110075488.4A Active CN112857224B (zh) 2021-01-20 2021-01-20 一种ccd线阵相机交汇连发弹丸坐标快速处理方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112857224B (zh)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110145970A (zh) * 2019-05-23 2019-08-20 中北大学 一种破片或弹丸散布特性测试装置

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4415944C2 (de) * 1994-05-05 1998-07-09 Karl Stefan Riener Elektronische Zielscheibe und Verfahren zu dessen Auswertung
US20080276821A1 (en) * 2004-03-15 2008-11-13 Georgia Tech Research Corporation Projectile and System for Providing Air-to-Surface Reconnaissance
US7650256B2 (en) * 2004-10-15 2010-01-19 Dimitri Petrov Consultants Inc. Method and apparatus for locating the trajectory of an object in motion
FR2918168B1 (fr) * 2007-06-27 2009-08-28 Nexter Munitions Sa Procede de commande du declenchement d'un module d'attaque et dispositif mettant en oeuvre un tel procede.
CN101149245B (zh) * 2007-11-05 2010-08-25 西安工业大学 光幕阵列自动报靶装置及方法
CN101922895A (zh) * 2010-08-10 2010-12-22 西安工业大学 小靶面立靶密集度光电测量装置
CN102175149A (zh) * 2011-01-25 2011-09-07 西安工业大学 一种飞行弹丸空间炸点三维坐标光电测量装置及测量方法
CN104655016B (zh) * 2015-02-15 2017-10-27 中北大学 一种基于激光原向反射式光幕的弹丸着靶坐标测试方法
CN105675909B (zh) * 2015-12-31 2018-07-27 西安工业大学 一种室内靶道光幕测速装置连发射击弹丸信号识别方法
CN108362905B (zh) * 2018-02-09 2020-02-11 中北大学 一种激光光幕弹丸或破片过靶光信号模拟产生系统及其方法
CN109253663B (zh) * 2018-08-30 2020-06-19 西安工业大学 Ccd精度靶的图像触发装置及触发方法
CN112162239B (zh) * 2020-09-14 2023-12-22 西北工业大学 一种基于水平门型阵列的弹着点定位方法
CN112200838B (zh) * 2020-10-10 2023-01-24 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种弹丸轨迹跟踪方法、装置、设备及存储介质

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110145970A (zh) * 2019-05-23 2019-08-20 中北大学 一种破片或弹丸散布特性测试装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN112857224A (zh) 2021-05-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6891570B2 (en) Method and adaptively deriving exposure time and frame rate from image motion
CN111895861B (zh) 一种相关双采样线阵传感器的自动报靶及弹道测量系统
WO2021184795A1 (zh) 一种相机多线分时曝光处理方法及系统
US6125308A (en) Method of passive determination of projectile miss distance
US20190064310A1 (en) Methods and apparatus for acquiring and tracking a projectile
CN110087062A (zh) 一种高速相机响应延迟测试方法及系统
US11917302B2 (en) Camera exposure processing method and system
CN112857224B (zh) 一种ccd线阵相机交汇连发弹丸坐标快速处理方法
CN109253663B (zh) Ccd精度靶的图像触发装置及触发方法
US9681083B2 (en) Method and system to detect a light-emitting diode
CN112637445B (zh) 一种基于多台高频相机三维运动同步测量方法
CN110207539A (zh) 一种火炮膛内弹丸运动状态参数测量系统
CN114040101A (zh) 一种用于周期性高速图像信号的采集方法及装置
Wang et al. Research on measuring method of shot exit time for muzzle vibration analysis
CN207423988U (zh) 一种基于双目镜筒的双相机piv流场测量装置
CN207369175U (zh) 一种基于双目镜筒的双相机图像增频装置
CN108259868A (zh) 双模投影装置及投影方法、存储介质
CN109724576B (zh) 一种带逻辑保护的高速测量系统复合触发方法
CN117288048A (zh) 一种基于线阵相机的水下射弹图像采集装置及方法
CN115330779B (zh) 民用爆破中基于火光和烟尘的爆破时刻确认方法及系统
CN115046437A (zh) 一种基于线阵相机的水下弹道参数测试系统
US11066088B2 (en) Detection and positioning method for train water injection port
RU2657292C1 (ru) Способ активно-импульсного видения
Zhang et al. Design of Real-time Target Detection System in CCD Vertical Target Coordinate Measurement
CN117788430A (zh) 一种炮弹毁伤效能评估方法及系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant