个连续的红色激 光投射的像素，这里选择HIS颜色空间中的I分量，即亮度值接近最高值的三个连续像素通 过高斯近似方法来估算激光投射线的中心位置;具体计算公式为
[0044]
[0045]式中，f(i_l)、f(i)和f(i+l)分别为三个相邻像素接近最高亮度值的亮度值，d为 修正值，i表示从图像中心点开始的第i个像素点；因此估算得到的激光投射线的中心位置 为(i+d)，该值对应于p(u'，v'）；
[0046]Step3:从全景图像上的点p(u'，v'）获得该点光束高度r和角度r' ；计算出爬行器 沿火炮内膛轴向方向上的爬行距离Z4P方位角β'=β情况下在火炮内膛上的激光投射点到 主动式全景视觉传感器的中心轴线之间的距离Pr;得到该激光投射点的空间坐标位置值；
[0047]
[0048]式中，Zm为爬行器沿火炮内膛纵向方向上的爬行距离，PR为沿火炮内膛纵向方向上 的位置Z4P方位角β'=β情况下在火炮内膛上的激光投射点到主动式全景视觉传感器的中 心轴线之间的距离，X，y，z分别为激光投射点的空间点云数据坐标值，β为方位角；
[0049]Step4:改变方位角继续检索激光投射点，S卩β=β+Δβ，Δβ= 〇.36;
[0050]Step5:判断方位角β= 360，如果成立，检索结束;反之转到Step2。
[0051] 优选的，在所述的步骤3)中，为了对火炮内膛进行3D建模，需要对驱动着主动式全 景视觉传感器的爬行器的运动进行估计，在某一空间点对火炮内膛进行3D测量后，随着爬 行器的爬行对下一个测量点对火炮内膛进行3D测量，然后将各个横断面的3D测量结果进行 拼接，并进行纹理映射，完成火炮内膛的自动3D建模。
[0052] 优选的，在所述的步骤4)对火炮内膛全景图像进行展开处理的具体过程为：
[0053] 根据火炮内膛全景图像的中心坐标以及图像的内外圆半径，将中心坐标设定平面 坐标系的原点〇#(〇,〇)、乂*轴、￥*轴、全景图像的内径为^外径为1?，用^ = &+1〇/2设定中 间圆的半径，方位角为全景柱状展开图像以坐标原点〇#(〇,〇)、X**轴、Y**轴为平面坐标系，将全景图像中的内径为r与X*轴的交点(r，0)作为坐标原点0#(0,0)， 以方位角β顺时针方向展开;建立全景柱状展开图像中任意一点象素坐标P**(x**，y**)与 全景图像中的象素坐标Q*(x*，y*)的对应关系，其计算式为：
[0054] X* =y*/ (tan(360χ**/π(R+r)))
[0055] y*=(y林+r)C0SP
[0056] 式中，x'广为全景柱状展开图像的象素坐标值，x'f为全景图像的象素坐标值， R为圆形全景图像的外径，r为圆形全景图像的内径，β为圆形全景图像坐标的方位角。
[0057] 优选的，在所述的步骤5)中，利用最优阈值算法从膛线处理后的全景图像中提取 出火炮内膛疵病区域，最优阈值计算公式为
[0058]
[0059] 式中，μ#Ρμ2分别是疵病和火炮内膛区域的灰度平均值，〇是关于均值的标准差， P1 (tWPp2(t)分别是疵病和火炮内膛两种灰度的先验概率。
[0060] 优选的，在所述的步骤6)中，火炮内膛疵病分类识别步骤为：
[0061]STEP1)对具有代表性的42种疵病的特征参数进行归一化处理，形成样本集合；
[0062] STEP2)用改进遗传算法进行参数优化；
[0063] STEP3)将优化得到的参数带入支持向量机分类算法，得到相应的分类模型；
[0064] STEP4)利用建好的分类模型对对提取出火炮内膛疵病区域的全景图像进行分类 识别；
[0065]支持向量机算法的分类精度由惩罚参数C1和核参数σ1决定，在所述STEP3)中遗传 算法的惩罚参数C1和核参数σι进行优化;其算法流程为：
[0066] 步骤1)对惩罚参数C1和核参数σ?进行二进制编码；
[0067] 步骤2)建立每个个体都有两个变量的随机种群作为初始种群；
[0068] 步骤3)根据惩罚参数C1和核参数〇1训练分类模型，得出的疵病分类准确率ill作为 适应度函数；
[0069] 步骤4)采用最优保存策略，运用选择自适应交叉和自适应变异算子作用于群体， 得到新群体;检查每个个体是否满足计算要求或迭代次数要求;如果不满足计算要求或迭 代次数要求，则返回步骤3)继续进化;如果满足则算法停止，并输出最优结果。
[0070] 优选的，在步骤7)中，具体包括计算火炮内膛疵病的深度信息，火炮内膛疵病区域 的面积、周长和圆形度，以及火炮内膛疵病区域的最小外接矩形、最大主轴长度、最小主轴 长度和角度。
[0071] 本发明的有益效果主要表现在：
[0072] 1)提供了一种高性价比的、轻型的、能快速并高精度获得实际物体深度信息的主 动式全景视觉传感器;与火炮内膛检测分析系统配合实现了 "采集-识别-判定"全过程的自 动运行，真正实现了窥膛检测的自动化；
[0073] 2)提供了一种小型化、无线化的火炮内膛疵病自动检测的手段，极大的降低了火 炮内膛疵病检测的工作负荷，提高了检测效率；
[0074] 3)实现了对火炮内膛各种类型疵病较为全面的分析，为身管质量评定提供系统的 指标，构建了一种完整的疵病评定体系，包括疵病评定标准知识库、疵病评定规则、疵病特 征的语义描述与疵病图像特征之间的映射关系等；
[0075] 4)实现了一种对火炮内膛进行边检测、边识别、边三维建模，实现了火炮内膛三维 检测可视化。
【附图说明】
[0076]图1为一种全方位视觉传感器的结构图；
[0077]图2为凹面镜反射成像原理图；
[0078]图3为凹圆弧镜面的正视图；
[0079]图4为全景激光光源的结构图；
[0080]图5为一种主动式全景视觉传感器的结构图；
[0081]图6为主动式全景视觉传感器获取的激光投射全景图；
[0082]图7为一种微型无线主动式全景视觉传感器进行火炮内膛检测的总体宏观示意 图；
[0083]图8为通过SFM算法确定火炮内膛爬行器的运动轨迹及3D建模的流程图；
[0084]图9为主动式全景视觉传感器的运动估计处理流程图；
[0085]图10为火炮内膛的横截面图；
[0086]图11为全方位传感器的成像原理图；
[0087]图12为火炮内膛的三维重构的结果；
[0088]图13为某一段火炮内膛的全景展开图像；
[0089]图14为主动式全景视觉传感器的视觉测量原理图。
【具体实施方式】
[0090]下面结合附图对本发明的火炮内膛疵病检测装置作进一步详细描述。
[0091] 实施例1
[0092]参照图1~14,一种基于主动式全景视觉的火炮内膛疵病检测装置，包括爬行机构 101、动力传动机构102、视觉检测设备103和火炮内膛检测分析系统。
[0093]爬行机构101由动力传动机构102驱动，爬行机构101携带着视觉检测设备103在火 炮内膛爬行，视觉检测设备103在爬行过程中采集火炮内膛的视频图像，采集后的视频图像 通过无线通信单元发送给火炮内膛检测分析系统，在火炮内膛检测分析系统中进行疵病自 动检测、火炮内膛的三维重建，最后将检测结果和火炮内膛的三维重建显示在显示设备上。 [0094]爬行机构101位于火炮内膛疵病检测装置的中部，如图7所示，分为前后两组，前组 起导向，后组为驱动;爬行机构具有足够摩擦力，防止在内膛打滑，由弹簧刚度保证;爬行脚 具有一定宽度，确保在阳线上直线爬行，采用耐磨橡胶轮，以减小对炮膛内壁的磨损。
[0095]动力传动机构102位于火炮内膛疵病检测装置的后部，采用步进电机为动力源，经 齿轮传动后，将动力传递给爬行脚，以驱动爬行机构101在内膛爬行。
[0096] 视觉检测设备103主要包括无线通信单元、主动式全景视觉传感器和电源。
[0097]火炮内膛检测分析系统主要分为系统软硬件，系统硬件主要包括无线通信单元、 计算单元、存储单元和显示单元;系统软件主要包括全景视频图像接收单元、全方位面激光 信息解析单元、火炮内膛3D建模单元、全景视频图像展开单元、膛线图像处理单元、图像分 割单元、内膛的疵病分类单元、内膛的疵病量化处理单元、疵病面积的计算单元、疵病周长 和圆形度计算单元和疵病最小外接矩形计算单元。
[0098]主动式全景视觉传感器主要包括全方位视觉传感器、LED带光源和全景激光光源；
[0099]如图1所示，全方位视觉传感器包括凹圆弧镜面2、凹圆弧镜面盖1、透光玻璃3、固 定螺钉4、外罩5和摄像单元7。凹圆弧镜面的轴心线上开有一个螺纹孔，透光玻璃的中心开 有一个小孔，外罩由两个半圆柱型相合而成，半圆柱型上的雌雄扣相配合。装配时首先将透 光玻璃嵌入到一个半圆柱型的外罩中，然后对准两半圆柱型的雌雄扣，并在其各自外壁上 施加外力使其合成为一个固定了透光玻璃的外罩;外罩下部开有一个摄像镜头孔;接着用 固定螺钉穿过透光玻璃的小孔与凹圆弧镜面上的螺纹孔进行连接;摄像单元的镜头固定在 外罩摄像镜头孔中；凹圆弧镜面盖中心开有一个小孔8。
[0100]如图4所示，全景激光光源包括圆锥形镜面11、透明外罩12、圆圈形激光发射器13 和底座14,圆圈形激光发射器固定在底座上，圆圈形激光发射器的发射光轴心线与底座轴 心线一致，圆锥形镜面固定在透明外罩的一端，固定着圆圈形激光发射器的底座固定在透 明外罩的另一端;圆圈形激光发射器发射出来的圆圈激光通过圆锥形镜面的反射产生垂直 于轴心线的全景激光;圆锥形镜面的背面开有一个螺纹孔15。
[0101] 全方位视觉传感器和全景激光光源的固定连接步骤是:螺钉穿过的凹圆弧镜面盖 上的小孔8后对准圆锥形镜面的背面的螺纹孔15并旋紧;然后将凹圆弧镜面盖1与凹圆弧镜 面2进行搭扣连接;通过上述连接将全方位视觉传感器和全景激光光源装配成主动式全景 视觉传感器，如图5所示。
[0102] 折反射镜面的垂直剖面设计为凹圆弧曲线，如图2所示，根据光学反射原理，得到 以下几个公式；
[0103]
[0104]
[0105]
[0106]
[0107]式中，r为入射光束的高度，r'为入射光束的角度，δ为反射光束的角度，R为反射镜 面的圆弧半径，α为入