[發明專利]一種基于計算機視覺的射擊工況下火炮身管振動測量方法

有效

• 申請號: 202110983973.1
• 申請日: 2021-08-25
• 公開（公告）號: CN113781522B
• 公開（公告）日: 2023-10-24
• 發明（設計）人: 孫羽鍵;徐自力;辛存;王存俊
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G06T7/246
• 分類號: G06T7/246;G06T7/262;G06T7/269;G06T5/00;G06T7/00
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 段俊濤

針對當前射擊工況下火炮身管振動的測量方法精度低，難以對火炮射擊密集度進行準確預測的問題，本發明提出了一種基于計算機視覺的射擊工況下火炮身管振動測量方法。該方法利用工業相機獲取射擊工況火炮身管振動的視頻，利用圖像相位信息具有光照魯棒性的特征，構建了基于圖像相位信息的多尺度光流算法，對射擊工況下火炮身管振動進行高精度測量。所提方法測量裝置簡單，無需對火炮身管表面進行標記，易于應用。

技術領域

本發明屬于結構運動測量技術領域，特別涉及一種基于計算機視覺的射擊工況下火炮身管振動測量方法。

背景技術

火炮是世界各軍火力打擊及防御的大型復雜武器系統，是裝備數量最多、使用最頻繁的武器之一。火炮威力大、火力反應快、持續作戰能力強、機動性高、且具備自主作戰能力，其作用在世界局部戰爭中不可替代。射擊密集度是火炮系統最主要的戰技性能之一，是衡量火炮打擊能力的重要指標。影響火炮射擊密集度的主要因素是起始擾動、推力偏心等，根本原因是前發射彈引起的火炮身管振動增加了后發射彈的起始擾動。因此，發射時火炮身管的振動是影響火炮射擊密集度的主要根源。

現有火炮身管振動測量手段主要通過加速度、電渦流等傳感器。其中，加速度傳感器附著在火炮身管上，通過獲取傳感器信號對身管的振動信息進行提取，該方法由于傳感器數量和儀器通道數目的限制，只能對結構上離散點的位置進行測量，測量分辨率較低。電渦流測量方法需要火炮身管上固定一面薄壁形金屬反射板，反射板與電渦流探頭之間的運動位移即代表火炮身管振動位移。由于反射板面積較大及火炮身管振動加速度大會引起反射板顯著彈性變形，該變形疊加在火炮身管振動位移物理量中無法分離，使電渦流法測試誤差較大。目前，也有少量基于計算機視覺的火炮身管振動測量方法，需要在結構表面進行標記，但當火炮射擊時產生的巨大振動易使標記在射擊過程中脫落，給測量造成極大的困難。

計算機視覺技術是近年發展起來的一種全新的非接觸式計算機視覺運動捕捉技術。目前，該方法已被用來測量結構的運動，但利用多尺度圖像相位信息對射擊工況下火炮身管進行無標記、高精度、高分辨率的振動測量尚未見報道。為此，本發明提出一種基于計算機視覺的射擊工況下火炮身管振動測量方法。

發明內容

針對當前射擊工況下火炮身管振動的測量方法精度低，難以對火炮射擊密集度進行準確預測的問題，本發明的目的在于提供一種基于計算機視覺的射擊工況下火炮身管振動測量方法，

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種基于計算機視覺的射擊工況下火炮身管振動測量方法，包括以下步驟：

步驟1)利用工業相機對射擊工況下的火炮身管振動進行視頻記錄；

步驟2)采用圖像多尺度分解技術，逐幀構建圖像多尺度金字塔；

步驟3)對金字塔的每層圖像進行小波變換，提取不同層圖像的相位信息；

步驟4)采用短時亮度恒定假設，選取圖像相位信息，構建測量關鍵特征點的多尺度相位光流算法，對火炮身管的振動響應進行測量。

與現有的火炮身管運動測量方法相比，本發明的優勢體現為：

1)本發明利用了圖像相位對光照、照度等噪聲不敏感的特征，相對于基于灰度的計算方法，計算結果具有較高精度；

2)無需依賴于人工標記等火炮結構表面預處理，具有更廣的適用范圍。

附圖說明

圖1為基于圖像相位的火炮身管結構時域振動響應流程示意圖。

圖2圖像金字塔模型示意圖

圖3為不同角度的Gabor小波圖像實部和虛部示意圖。

圖4為基于多尺度圖像金字塔獲取多尺度圖像相位信息示意圖。