收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

机器视觉技术在弹药测试设备中的应用研究

韦宏强  
【摘要】: 作为计算机科学的一个重要分支,机器视觉技术在近几十年得到了快速发展,它主要是利用数字化输入设备,获取自然界的各种图像及视频数据,将其转换为数字信息,然后用计算机作为工具对获取的客观世界的图像数据进行研究。机器视觉技术是计算机科学、光学、自动化技术、模式识别和人工智能技术等多种技术的综合。以机器视觉技术为基础的智能识别代替人眼视觉具有很大的优势和发展前景,已经广泛应用于工业、农业、交通以及军事等领域。 本文在查阅大量文献的基础上,首先回顾了机器视觉技术的发展历史,介绍了机器视觉技术在工业、农业、医疗卫生、国防军事等各个领域内的应用情况,然后进行了机器视觉技术在弹药测试设备中的应用研究。 本文介绍了数字图像处理的一些常用算法,提出了基于改进的Hough变换检测椭圆参数的算法,利用双对称轴图形其边界上切线斜率相等的对偶点连线必过中心点的原理,先对椭圆进行边缘检测,边界闭合,然后求出边界点的切线斜率,找出对偶点,采用Hough变换的方法,计算图形的中心点坐标,求出长半轴与短半轴的长度,以及长轴的方向,得到任意椭圆的5个参数;运用MATLAB仿真计算,与传统的Hough变换相比,计算任意椭圆参数的速度提高了近20倍。 本文介绍了破片迎风面积测量系统的设计方案和研制工作,分析了采用“正二十面体”方法进行破片迎风面积测量的工作原理,介绍了在16个不同方向计算破片投影面积方法,并计算出了相应的角度。介绍了设备的结构、功能及工作流程,研究了提高面积计算精度与工作效率的方法,采用不同方向的4台CCD相机,对置于亮背景载物台上的目标进行图像拍摄,同时载物台在计算机的控制下按预定程序进行旋转,这样只需要载物台旋转4次,就可以拍摄到需要的16个方向的目标图像,大大提高了工作效率,减少了测量时间;为适应不同大小的破片,提高面积测量精度,在计算机的控制下,相机可以前后移动,使目标的图像尽可能充满摄影视场,使用调焦镜头,在计算机控制下,镜头前后移动,使目标清晰地成像在CCD像面上;相机和镜头的移动均由计算机控制,由丝杠带动,在直流电机的驱动下,沿着导轨前后移动,移动的距离由光栅尺实时记录。研究了相机及载物台的运动控制方法,采用逐步逼近的方法可以使相机准确定位,采用电压调整的方法可以使载物台快速、准确定位到预定位置。研究了控制电路的设计方法以及主机与单片机通信的方法。进行了系统软件设计,包括软件总体设计、数据库管理及图像处理。研究了图像面积的计算方法,分析了图像面积计算过程中的难点,研究了图像细分技术、蒙板技术及动态链接库技术在设备研制过程中的应用。研究结果表明,该设备的研制达到了设计方案要求,能准确、快速地测量破片迎风面积。 ICT(Industrial Computerized Tomography)是以γ射线或高能X射线为探测手段,能快速、直观、准确地显现出被测物体断面内部结构的二维图像,高分辨率地展示被测物体的空间密度、区分物体内部细小的结构变化,但由于受到所采用的物理方法、被测物体内部密度分布以及射线散射、电子器件噪声等多种因素的影响,不可避免出现图像质量下降、图像模糊、边缘和细节不清晰等问题,给图像判别带来一定的困难,因此,需要对图像进行增强处理,改善ICT图像的视觉质量,然后根据目标的灰度特性和形状特性,做出正确的判别,得到客观、准确的结论。本文结合弹药ICT图像缺陷检测方法研究,提出了基于小波图像融合及数学形态学的ICT图像增强方法。实验结果表明,采用数字图像处理技术中的特定算法处理ICT图像,能够提高ICT图像的视觉效果,增强图像的清晰度与对比度,增大目标与背景的差别,从而有利于对ICT图像缺陷的自动识别。 本文研究了利用远距离拍摄获得的航弹、导弹等飞行目标运动轨迹的图像序列,分析了这些图像的特点,研究了目标自动识别的方法。包含弱小运动目标的序列图像信噪比很低,目标难以自动识别,因此,首先采用基于块匹配技术配准图像序列,对原始图像序列进行切割,得到大小一致的配准图像序列,然后采用基于能量累加的背景去除技术,对图像序列进行图像间平均,得到背景图像,从图像序列中减去背景图像,获得包含目标及噪声的图像序列;采用自适应阈值分割技术,对去除背景后的图像序列进行阈值分割,得到包含目标及噪声点的二值图像;最后利用目标帧间相关的特点,根据目标的速度梯度和方向梯度,对二值图像中所有的点进行帧间相关性判断,对于帧间不相关点判别为噪声点,去除噪声点后,获取目标点,并计算出目标坐标值,在原图像上进行标注。实验结果表明,该方法能够有效地在航弹、导弹等飞行目标运动轨迹的图像序列中准确识别出弱小运动目标。 本文进行了基于激光靶的战斗部破片群飞行速度测量方法研究,介绍了国内外目前在破片速度测量中采用的方法,分析了传统的接触式区截法与高速摄影法测量破片飞行速度方法存在的问题。接触式区截法由于靶面本身会对破片产生阻挡,影响破片飞行速度,测速用的多个靶面不能前后摆放,必须相互错开,因此,这样计算破片飞行速度时,多个靶面所采集的数据不是同一块破片的数据,而是击中靶面的飞行速度最快的破片的数据,所以只能假定击中多个靶面的破片飞行速度相同,这与实际情况显然不符,也就是说这种假定是不合理的,在实践中,采用接触式区截法测量破片速度时,经常会出现异常的数据。采用接触式区截法测量破片飞行速度时,靶面只能一次性使用,每测量一发战斗部就需要消耗很多靶面;同时爆炸激起的砂粒、石子等异物触及靶面也会产生异常信号,而这种信号无法自动剔除,因此,接触式区截法存在准确度差、效率低下、费用较高等问题。而高速摄影法测量破片飞行速度存在的问题主要是:(1)设备组成复杂、庞大,野外试验现场布置困难多;(2)胶片上破片数量多,在不同影像中识别同一破片难度很大;(3)在瞬态高温、高压、强冲击下拍摄的X射线底片,图像质量较差,人工判读过程中不可避免引入人为误差;(4)由于判断破片飞行距离仅在摄影视场内进行,而摄影视场尺寸有限,人工判读中的微小误差会被放大;(5)胶片需要试验后冲洗,判读需要冲洗出胶片才能进行,实时性差。有人提出了采用6光幕天幕靶测量破片速度的方法,虽然可以非接触测量破片速度,但该方法设备布设繁琐,计算复杂,不利于野外工作场合快速测量破片群速度。 本文分析了破片在空中飞行的特点,研究了非接触式区截法测量破片群速度的方法。利用激光束作为信号源,光敏三极管作为传感器,构成激光幕。测量系统包括基座、两个激光幕、多路计时仪以及计算机。当战斗部爆炸时,多路计时仪启动,当破片飞过激光幕时,实时记录破片飞过激光幕的时间及坐标数据,运用图像处理技术中的目标识别方法,利用同一破片飞过两个激光幕的时间及坐标数据相关的特点,准确识别出飞过两个激光幕的同一破片数据,从而准确计算出破片的飞行速度,对异常数据能够自动剔除。对该测量方法进行了误差分析,并进行了激光靶和天幕靶枪弹测速对比实验,结果表明,该方法测速精度能达到0.5%。 本文研究了机器视觉技术在弹药测试设备研制工作中的应用情况,包括破片迎风面积测量、弹药ICT图像增强、拍摄航弹导弹等飞行目标运动轨迹的图像序列中弱小运动目标识别、基于激光靶的非接触式战斗部破片飞行速度测量等项目。研究结果表明,在弹药测试领域,机器视觉技术大有可为。可以在许多设备的研制方案中运用机器视觉技术,从而实现客观、准确、实时、非接触的测量过程,提高测试设备的自动化水平,加快常规兵器测试设备的发展。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 贾志成;胡天翔;刘春景;;基于机器视觉的森林防火监测技术初步研究[J];林业机械与木工设备;2008年10期
2 付荣;;机器视觉技术在农业生产中的应用[J];农业技术与装备;2011年04期
3 应义斌,傅宾忠,蒋亦元,赵匀;机器视觉技术在农业生产自动化中的应用[J];农业工程学报;1999年03期
4 吴上生,方飞村;机器视觉技术在手机面板质量检测中的应用[J];机械与电子;2005年10期
5 饶洪辉;姬长英;;基于机器视觉的成行作物精量喷洒系统研究[J];江西农业学报;2007年02期
6 杨立娜;单越康;周铭;;机器视觉的石墨轴承同轴度检测系统[J];中国计量学院学报;2007年01期
7 吴英;江永清;向毅;李亚洲;沈大钧;李登茂;李斌;;基于机器视觉的水银温度计自动读数系统[J];半导体光电;2007年03期
8 刘成海;郑先哲;叶斌;刘柏青;;机器视觉技术在稻米外观品质检测中的应用与展望[J];东北农业大学学报;2008年06期
9 王斌;刘兴龙;刘永福;张立国;;机器视觉技术在农业应用中的研究[J];农机化研究;2008年09期
10 孙怀远;周夫之;陆尚卿;;机器视觉技术在药液灌装量检测中的应用[J];计算机应用与软件;2009年06期
11 康宁波;贺晓光;张冬;;基于机器视觉在果品无损检测技术方面的研究进展[J];宁夏工程技术;2010年02期
12 郭巍;吴伟;;基于机器视觉技术的射击训练系统[J];无锡职业技术学院学报;2010年03期
13 庄开岚;王吉忠;周洁;;机器视觉技术在角度检测方面的应用研究[J];装备制造技术;2011年04期
14 王福娟;;机器视觉技术在农产品分级分选中的应用[J];农机化研究;2011年05期
15 王树文,潘伟,张长利;农产品检测与收获以及加工中的机器视觉技术[J];农机化研究;2001年03期
16 倪海;;实时系统在烟草机械生产中的应用[J];科技资讯;2006年26期
17 傅宇;;机器视觉技术在农业生产自动化领域中应用研究[J];安徽农业科学;2006年15期
18 陈恪;;机器视觉技术在测量中的应用[J];中国计量;2008年09期
19 陶跃珍;杨楠;纪华;;口服液检测系统中成像装置的设计[J];机电产品开发与创新;2009年04期
20 程顺;;基于机器视觉的片式元件外观检测系统研究[J];肇庆学院学报;2009年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 孙怀远;杨丽英;周夫之;;基于机器视觉技术的药品瓶包装在线检测系统[A];第41届(2011年春季)全国制药机械博览会论文集[C];2011年
2 孙晓晨;吴华波;吴振雷;;基于机器视觉技术的冲压涡轮测试仪现场自动化校准软件[A];探索 创新 交流(第4集)——第四届中国航空学会青年科技论坛文集[C];2010年
3 孙红;孙明;王一鸣;;基于机器视觉的农作物生长无损测量的研究进展[A];中国数字农业与农村信息化学术研究研讨会论文集[C];2005年
4 刘松林;陈杰;郝向阳;西勤;;玻壳缺陷检测与几何量测视觉系统的设计与实现[A];2009年全国测绘仪器综合学术年会论文集[C];2009年
5 吴庆华;代娜;黄俊敏;程志辉;何涛;;基于机器视觉的轴承二维尺寸检测[A];第六届全国信息获取与处理学术会议论文集(1)[C];2008年
6 钱燕;尹文庆;;机器视觉技术在谷物检测中的研究[A];中国机械工程学会包装与食品工程分会2010年学术年会论文集[C];2010年
7 苏健凌;;机器视觉系统在烟草行业的应用[A];中南片2007年烟草学术交流会论文集[C];2007年
8 孙红;孙明;;机器视觉系统的标定方法[A];农业工程科技创新与建设现代农业——2005年中国农业工程学会学术年会论文集第三分册[C];2005年
9 阎镭;梁冬泰;向桂山;王宣银;;机器视觉在自动化生产线状态检测与故障诊断中的应用[A];第四届全国流体传动与控制学术会议论文集[C];2006年
10 夏文达;石安利;史源源;;基于机器视觉的齿轮尺寸非接触测量系统[A];2010振动与噪声测试峰会论文集[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王辉;机器视觉技术在果园自动化中的应用研究[D];中国农业机械化科学研究院;2011年
2 饶洪辉;基于机器视觉的作物对行喷药控制系统研究[D];南京农业大学;2006年
3 程伟;基于机器视觉的旋切单板检测系统研究[D];南京林业大学;2007年
4 段峰;啤酒瓶视觉检测机器人研究[D];湖南大学;2007年
5 郝敏;基于机器视觉的马铃薯外部品质检测技术研究[D];内蒙古农业大学;2009年
6 韦宏强;机器视觉技术在弹药测试设备中的应用研究[D];长春理工大学;2009年
7 陈丽君;基于机器视觉的变量喷雾控制系统研究[D];沈阳农业大学;2009年
8 田勇;中厚板轧制轧件头部弯曲及其控制的研究[D];东北大学 ;2009年
9 陈坤杰;基于分形理论及机器视觉的牛肉自动分级技术研究[D];南京农业大学;2005年
10 饶秀勤;基于机器视觉的水果品质实时检测与分级生产线的关键技术研究[D];浙江大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李荣军;基于机器视觉的LED显示屏智能化测试系统[D];哈尔滨工程大学;2007年
2 蒙香菊;基于机器视觉技术的动态目标检测系统的研究[D];河北工业大学;2006年
3 刘仕良;基于机器视觉的板栗分级设备研究[D];北方工业大学;2005年
4 冀瑜;基于机器视觉的高精度尺寸检测技术及应用研究[D];中国计量科学研究院;2006年
5 任长志;基于机器视觉的异性纤维检测系统研究[D];山东大学;2006年
6 宋俊;基于DSP机器视觉的缠辊检测系统设计与实现[D];南京航空航天大学;2008年
7 聂笑一;基于机器视觉的杂草识别技术研究[D];中南大学;2009年
8 周亮;基于机器视觉的丝瓜种子分级研究[D];浙江大学;2010年
9 谢钢;摄像式引伸计及太阳能面板质量检测关键问题研究[D];吉林大学;2007年
10 耿瑞芳;基于视觉系统的六轴机械手的设计与实现[D];北京化工大学;2006年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 朱广菁;机器视觉怎样“看”不合格产品[N];大众科技报;2008年
2 金刚;给机器一双慧眼[N];计算机世界;2007年
3 宋昆;用机器视觉控制烟草质量[N];计算机世界;2007年
4 赵晓展;茶叶无损检测有新思路[N];工人日报;2008年
5 Maria Doyle;DALSA隆重推出代表最新代机器视觉技术的智能相机[N];中国包装报;2009年
6 宋学勇赵敏;机器视觉系统的关键技术[N];计算机世界;2007年
7 易汉文;智能交通系统:效益与成本(十一)[N];中国交通报;2004年
8 本报记者 和铹宇实习生 李轻舟;人才培养更具针对性和竞争力[N];珠海特区报;2007年
9 樊哲高;45所:太阳能光伏设备生力军[N];中国电子报;2008年
10 张栋;西安光电子专业孵化器举办专业展览会[N];中国高新技术产业导报;2007年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978