一种战斗部破片的时空参数分布测试方法及系统

本发明涉及图像处理，特别涉及一种战斗部破片的时空参数分布测试方法及系统。

背景技术：

1、破片是杀伤或杀爆战斗部毁伤的重要元素,战斗部爆炸后的破片初速、飞行轨迹、能量衰减等杀伤特性参数非常复杂。以往基本上根据实验判断毁伤效果,但攻击目标的差异、战斗部装药结构、起爆条件等相关因素的变化都必须要用不同的实验方案,耗费人力物力巨大。

2、战斗部起爆后对目标的杀伤作用场可用多条破片对目标打击迹线描述,每条破片对目标打击迹线分别对应不同战斗部壳体位置处破片的运动轨迹和对特定目标打击能力变化情况。即使是同一战斗部,如所打击的目标对象发生变化,战斗部的破片对目标打击迹线分布情况也将不同。利用高速摄影摄像机作为光电采集器件，能够根据破片的运动图像实现对破片目标空间位置的测量,得到战斗部破片对目标打击迹线作用场的分布情况,从而精确评价破片对目标不同位置的打击效果。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种战斗部破片的时空参数分布测试方法及系统，通过对高速摄影图像数据的破片群数据分析，基于数字化模型，实现杀爆战斗部动爆过程破片群速度的准确获取、空间分布准确测量。具体技术方案如下：

2、一种战斗部破片的时空参数分布测试方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

3、s1、根据战斗部当量计算破片分布半径，按照破片分布半径安全区域布置双目摄像机，对摄像机进行标定与参数设置，采集破片飞行的轨迹序列图像；

4、s2、对采集的序列图像进行图像识别，得到不同帧图像中可识别的破片及其空间位置等参数；

5、s3、根据不同帧图像的识别结果，进行破片运动空间矢量参数的分析处理；

6、s4、根据步骤s3中矢量参数的分析处理结果确定每个破片对应不同帧图像下的轨迹点，根据确定的轨迹点重构破片的运动轨迹。

7、进一步的，所述步骤s2具体包括：通过霍夫变换对采集的序列图像进行图像识别，对每帧图像中可识别的破片进行编号并计算每个破片的空间位置坐标。

8、进一步的，所述步骤s3具体包括：采用破片速度和破片飞散角度双约束条件进行不同帧图像之间破片运动离散化矢量参数的判定。

9、进一步的，所述步骤s3具体包括：

10、s31、对得到的空间矢量数据进行破片速度判定：

11、，

12、其中，代表破片在第k帧时的前一帧计算所得速度，代表破片在第的后一帧计算所得速度；

13、s32、对得到的空间矢量数据进行破片飞散角度判定：

14、且，

15、其中，代表破片在第k帧时相对前一帧轨迹点连线与弹轴线所成锐角，代表破片在第帧时相对第k帧的轨迹点连线与弹轴线所成锐角，为和的差值，为帧之间的容许最大偏差值，的取值为0.1°~1°；

16、s33、得出在帧中满足上述速度条件与角度条件的破片数量，并进行编号。

17、进一步的，所述步骤s4具体包括：

18、s41、通过判定的取值，确定破片对应不同帧图像下的轨迹点；

19、s42、根据破片对应不同帧图像下的轨迹点位置坐标，构建该破片的运动轨迹。

20、进一步的，所述步骤s41具体包括：当时，存在多个破片轨迹点，当时，存在在一个破片轨迹点，破片出现帧内连帧，当时，不存在破片轨迹点，破片出现帧内丢帧。

21、本发明还提供了一种战斗部破片的时空参数分布测试系统，用于实现上述战斗部破片的时空参数分布测试方法，所述系统包括双目摄像机、图像识别模块、矢量参数处理模块、结果输出模块，所述双目摄像机的输出端连接所述图像识别模块，所述图像识别模块的输出端连接所述矢量参数处理模块，所述矢量参数处理模块的输出端连接所述结果输出模块。

22、进一步的，所述双目摄像机用于采集战斗部爆破时破片飞行轨迹的序列图像，所述图像识别模块用于对序列图像中每帧图像可识别的破片进行编号并计算每个破片的空间位置，所述矢量参数处理模块用于进行破片运动离散化矢量参数的分析处理，确定破片在后续图像帧中的破片轨迹点，所述结果输出模块用于根据破片轨迹点重构出每个破片对应的飞行轨迹。

23、本发明还提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，可实现上述战斗部破片的时空参数分布测试方法。

24、本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，可实现上述战斗部破片的时空参数分布测试方法。

25、本发明提供的一种战斗部破片的时空参数分布测试方法及系统，与现有技术相比，具有以下有益效果：

26、本发明提供一种战斗部破片的时空参数分布测试方法及系统，通过对高速摄影图像数据的破片群数据分析，基于数字化模型，实现杀爆战斗部动爆过程破片群速度的准确获取、空间分布准确测量，为动爆威力场高精度数字化建模提供试验数据支撑。

技术特征：

1.一种战斗部破片的时空参数分布测试方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的战斗部破片的时空参数分布测试方法，其特征在于，所述步骤s2具体包括：通过霍夫变换对采集的序列图像进行图像识别，对每帧图像中可识别的破片进行编号并计算每个破片的空间位置坐标。

3.根据权利要求1所述的战斗部破片的时空参数分布测试方法，其特征在于，所述步骤s3具体包括：采用破片速度和破片飞散角度双约束条件进行不同帧图像之间破片运动离散化矢量参数的判定。

4.根据权利要求3所述的战斗部破片的时空参数分布测试方法，其特征在于，所述步骤s3具体包括：

5.根据权利要求4所述的战斗部破片的时空参数分布测试方法，其特征在于，所述步骤s4具体包括：

6.根据权利要求5所述的战斗部破片的时空参数分布测试方法，其特征在于：所述步骤s41具体包括：当时，存在在多个破片轨迹点，当时，存在在一个破片轨迹点，破片出现帧内连帧，当时，不存在破片轨迹点，破片出现帧内丢帧。

7.一种战斗部破片的时空参数分布测试系统，用于实现如权利要求1-6任一项所述的战斗部破片的时空参数分布测试方法，其特征在于：所述系统包括双目摄像机、图像识别模块、矢量参数处理模块、结果输出模块，所述双目摄像机的输出端连接所述图像识别模块，所述图像识别模块的输出端连接所述矢量参数处理模块，所述矢量参数处理模块的输出端连接所述结果输出模块。

8.根据权利要求7所述的战斗部破片的时空参数分布测试系统，其特征在于：所述双目摄像机用于采集战斗部爆破时破片飞行轨迹的序列图像，所述图像识别模块用于对序列图像中每帧图像可识别的破片进行编号并计算每个破片的空间位置，所述矢量参数处理模块用于进行破片运动离散化矢量参数的分析处理，确定破片在后续图像帧中的破片轨迹点，所述结果输出模块用于根据破片轨迹点重构出每个破片对应的飞行轨迹。

9.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时，可实现如权利要求1-6任一项所述的战斗部破片的时空参数分布测试方法。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，其特征在于，可实现如权利要求1-6任一项所述的战斗部破片的时空参数分布测试方法。

技术总结本发明提出了一种战斗部破片的时空参数分布测试方法及系统，该方法和系统采用双目视觉的高速摄影方法对破片参数进行测量采集，获取同一破片场的多帧序列图像，对获得的序列图像进行破片空间位置识别和飞行轨迹识别，得到可识别的破片及其空间位置等参数，结合高速摄影机拍摄空间位置，定位破片场中破片在三维空间内的破片位置与飞行轨迹，完成破片时空参数分布测试与破片群飞散运动演化过程重构。通过对测试数据的破片群数据分析，基于数字化模型，实现杀爆战斗部动爆过程破片群速度的准确获取、空间分布准确测量，为动爆威力场高精度数字化建模提供试验数据支撑。技术研发人员：郑宇,吴巍,李文彬,姚文进,张笑瀛,王长安,王广伟,王怀军,张庆,李伟兵,朱炜,朱昊,房杰晨,刘津阁,李晨晓,孙立桐,解文凯受保护的技术使用者：南京理工大学技术研发日：技术公布日：2024/6/30