PBX炸药水悬浮造粒过程图片识别方法和应用

本发明属于炸药水悬浮制备，涉及pbx炸药水悬浮造粒过程图片识别方法和应用。

背景技术：

1、高聚物黏结炸药(ploymer bounded explosives，pbx)具有能量密度高、安全性能和力学性能优异等特点，是目前应用最广泛的一类混合炸药，水悬浮造粒是制备pbx造型粉常见方法之一。对水悬浮造粒过程进行监测，可以实时了解颗粒的形态、大小、分布和均匀性等关键参数，以便及时调整操作参数和工艺条件，优化制备过程，确保产品的一致性和良好的性能。可见，对水悬浮造粒进行在线过程监测至关重要。

2、随着高速摄像技术和和图像处理算法的迅速发展，实时获取悬浮液中颗粒的运动信息，并通过对图像进行分析和解释，是一种很有前景的颗粒在线检测方法。但传统的目标检测算法仍存在难以准确地识别水悬浮造粒过程中聚集和重叠的不规则目标。

技术实现思路

1、鉴于此，为了解决现有的炸药水悬浮制备过程中重要目标参数难以获取和分析的问题，本发明提供了提出了一种pbx炸药水悬浮造粒过程图片识别方法和应用，利用maskr-cnn深度学习网络模型，对在线获取的颗粒图像和悬浮液中的液滴图像进行识别、分割。

2、为实现上述效果，本发明一方面提供一种pbx炸药水悬浮造粒过程图像识别方法，包括：对主体炸药进行水悬浮造粒制备pbx炸药，使用在线颗粒成像仪按照固定的时间间隔获取造粒过程中的多张图像；从获取的所述多张图像中随机抽取部分图像组成图像数据集；基于所述的图像数据集对mask r-cnn模型进行训练，并使用训练好的mask r-cnn模型对所述获取的造粒过程中的多张图像进行预测，进而对图像中的颗粒和/或液滴进行自动识别与分割，并获得目标参数。

3、可选地，所述对主体炸药进行水悬浮造粒制备pbx炸药，使用线颗粒成像仪按照固定的时间间隔获取造粒过程中的多张图像具体包括：将主体炸药悬浮于离子水中形成悬浮溶液；将悬浮溶液加热并加入粘结剂溶液，持续一定时间后，继续升高温度以蒸发去除粘结剂溶液中的溶剂，使得粘结剂在炸药表面包覆；整个造粒过程中，将线颗粒成像仪浸入所述悬浮溶液，按照固定的时间间隔获取图像。

4、可选地，所述对主体炸药进行水悬浮造粒制备pbx炸药进一步包括：主体炸药为90-100g的环三亚甲基三硝胺炸药，所述离子水的容积为300-400ml。

5、可选地，所述将悬浮溶液加热并加入粘结剂溶液，持续一定时间后，继续升高温度以蒸发去除粘结剂溶液中的溶剂进一步包括：加热温度为50-55℃，粘结剂溶液的容积为50-80ml，持续时间为30-40min；粘结剂溶液通过将5g的醋酸丁酸纤维素溶于50-80ml的乙酸乙酯中配置而成；持续过程中，加热使用水浴加热，以300-500r/min的搅拌速率进行搅拌，并缓慢向悬浮溶液中滴加粘结剂溶液。

6、可选地，所述将悬浮溶液加热并加入粘结剂溶液，持续一定时间后，继续升高温度以蒸发去除粘结剂溶液中的溶剂进一步包括：继续升高温度至60-70℃。

7、可选地，所述按照固定的时间间隔获取图像进一步包括：每间隔1-5秒钟拍摄1张照片。

8、可选地，所述从获取的所述多张图像中随机抽取部分图像组成图像数据集进一步包括：对于在所述多张图像中随机抽取部分图像进行标注，且将标签区分为颗粒和液滴；通过改变图像分辨率，对图像数据集中的图像总数量进行扩充。

9、可选地，所述对图像中的颗粒和/或液滴进行自动识别与分割，并获得目标参数具体进一步包括：通过对图像中的颗粒和/或液滴进行自动识别与分割，输出构建了颗粒和/或液滴的像素级mask和矩形box的图像；对图像中颗粒和/或液滴的像素级mask和矩形box进行统计分析，获得颗粒和/或液滴的目标参数。

10、可选地，所述目标参数包括数量、面积、周长、粒度、纵横比中的一个或多个。

11、本发明的另一个方面，提供一种根据所述的pbx炸药水悬浮造粒过程图像识别方法在pbx炸药制备过程中的应用。

12、本发明地有益效果为：

13、(1)实现对pbx炸药水悬浮造粒过程实时监测并拍照，对图像中颗粒和液滴进行自动识别与分割，避免了操作员频繁将颗粒捞出观察的潜在危险行为。

14、(2)能够对悬浮液中颗粒数目、粒度分布、形貌进行统计，弥补了传统的pbx炸药水悬浮造粒无法在线分析关键质量参数的不足，对于提高产品质量和实验效率，部分目标参数的获取对今后工艺条件的优化有积极作用，对促进产品设计有着重要的意义。

15、此外，本发明的附加优点、目的，以及特征将在下面的描述中部分地加以阐述，且将对于本领域普通技术人员在研究下文后部分地变得明显，或者可以根据本发明的实践而获知。本发明的目的和其它优点可以通过在书面说明及其权利要求书以及附图中具体指出的结构及方法步骤实现并获得。

16、本领域技术人员将会理解的是，能够用本发明实现的目的和优点不限于以上具体所述，并且根据以下详细说明将更清楚地理解本发明能够实现的上述和其他目的。

技术特征：

1.一种pbx炸药水悬浮造粒过程图像识别方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种pbx炸药水悬浮造粒过程图像识别方法，其特征在于，所述对主体炸药进行水悬浮造粒制备pbx炸药，使用线颗粒成像仪按照固定的时间间隔获取造粒过程中的多张图像具体包括：

3.根据权利要求2所述的一种pbx炸药水悬浮造粒过程图像识别方法，其特征在于，所述将主体炸药悬浮于离子水中形成悬浮溶液进一步包括：

4.根据权利要求3所述的一种pbx炸药水悬浮造粒过程图像识别方法，其特征在于，所述将悬浮溶液加热并加入粘结剂溶液，持续一定时间后，继续升高温度以蒸发去除粘结剂溶液中的溶剂进一步包括：

5.根据权利要求4所述的一种pbx炸药水悬浮造粒过程图像识别方法，其特征在于，所述将悬浮溶液加热并加入粘结剂溶液，持续一定时间后，继续升高温度以蒸发去除粘结剂溶液中的溶剂进一步包括：

6.根据权利要求5所述的一种pbx炸药水悬浮造粒过程图像识别方法，其特征在于，所述按照固定的时间间隔获取图像进一步包括：

7.根据权利要求1所述的一种pbx炸药水悬浮造粒过程图像识别方法，其特征在于，所述从获取的所述多张图像中随机抽取部分图像组成图像数据集进一步包括：

8.根据权利要求1所述的一种pbx炸药水悬浮造粒过程图像识别方法，其特征在于，所述对图像中的颗粒和/或液滴进行自动识别与分割，并获得目标参数进一步包括：

9.根据权利要求8所述的一种pbx炸药水悬浮造粒过程图像识别方法，其特征在于：

10.一种根据权利要求1-9所述的pbx炸药水悬浮造粒过程图像识别方法在pbx炸药制备过程中的应用。

技术总结本发明提供一种PBX炸药水悬浮造粒过程图片识别方法和应用，其中的方法具体包括，对主体炸药进行水悬浮造粒制备PBX炸药，使用线颗粒成像仪按照固定的时间间隔获取造粒过程中的多张图像；从获取的多张图像中随机抽取部分图像组成图像数据集；基于的图像数据集对Mask R‑CNN模型进行训练，并使用训练好的Mask R‑CNN模型对获取的造粒过程中的多张图像进行预测，进而对图像中的颗粒和/或液滴进行自动识别与分割，并获得目标参数。本发明提供的方法避免了人工观测的潜在危险，同时也为炸药水悬浮制备工艺优化和质量控制提供了有力支持。技术研发人员：束庆海,张哲,吕席卷,邹浩明,郭梓阳,孙卓伟,李超,石艳松,赵帅受保护的技术使用者：北京理工大学技术研发日：技术公布日：2024/11/18