战斗部破片靶试数据采集分析及破片威力场重构再现方法
【专利摘要】本发明公开了一种战斗部破片靶试数据采集分析及破片威力场重构再现方法，包括以下步骤：(1)战斗部破片靶试后的靶孔采集，包括以下步骤：获取战斗部破片靶试后的彩色靶板图像；进行灰度处理，获得灰度靶板图像；对灰度靶板图像进行边缘检测；识别边缘二值图像中的圆形或类圆形边缘，并对靶孔进行采集；(2)破片威力场重构再现，包括以下步骤：将灰度靶板图像中的靶孔影射到真实靶板上，获得靶孔在真实靶板上的相对位置；利用试验布局参数，将真实靶板上的靶孔转换到试验布局空间，完成破片威力场重构。本发明将计算机图像识别技术与战斗部威力分析相结合，能实现战斗部破片靶试后靶孔的快速识别、记录、统计和分析，有效提高了准确度和效率。
【专利说明】战斗部破片祀试数据采集分析及破片威力场重构再现方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于常规武器战斗部威力分析及毁伤评估【技术领域】，具体涉及一种战斗部 破片祀试数据采集分析及破片威力场重构再现方法
【背景技术】
[0002] 战斗部是各类弹药和导弹毁伤目标的最终毁伤单元，主要由壳体、战斗装药、引爆 装置和保险装置组成。破片战斗部是各种防空、反导、对地攻击等导弹武器中应用最广泛的 常规战斗部类型。破片战斗部设计中，大量采用祀试及静爆试验的方法对破片飞散特性进 行研究和考核。试验后对祀板上破片孔数据的统计分析是一项重要且繁琐的工作，目前普 遍采用人工识别统计的方式对祀板上破片穿孔后的数量及分布区域进行粗略统计，归纳得 出飞散角、飞散方向角、速度几个有限参量，来粗略反映破片威力场特征。
[0003] 基于人工经验的定性、不完全统计，存在较多缺陷，如；难W全面、准确地对破片分 布密度、散布特性进行更科学、精细地分析，也无法满足目前对武器设计性能的评估需求； 人工方式也很难对每一个破片穿孔位置进行精确记录、统计，因此传统人工方式无法对静 爆破片场进行还原及破片场H维重构，也无法满足实战评估需求下的试验数据的引入评估 应用；且人工统计方式效率极低，费时、费力，造成试验、设计人员精力和时间的大量耗费。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种基于计算机软件的战斗部破 片祀试数据采集分析及破片威力场重构再现方法。
[0005] 本发明通过W下技术方案来实现上述目的：
[0006] 一种战斗部破片祀试数据采集分析及破片威力场重构再现方法，包括W下步骤：
[0007] (1)战斗部破片祀试后的祀孔采集，包括W下步骤：
[000引①获取战斗部破片祀试后的彩色祀板图像；
[0009] ②对彩色祀板图像进行灰度处理，获得灰度祀板图像；
[0010] ③对灰度祀板图像进行边缘检测；采用Canny边缘检测方法，搜寻灰度祀板图像 中祀孔的边缘像素，并利用双阔值算法检测边缘，形成并获取二值边缘图像；
[0011] ③利用祀孔的类圆形特征，识别边缘二值图像中的圆形或类圆形边缘，排除部分 假性祀孔后，获得祀板上的祀孔，并对祀孔进行采集，从而获得祀孔在二值边缘图像中的相 对位置，对照步骤③即可获得祀孔在灰度祀板图像中的相对位置，完成祀孔采集；
[0012] (2)破片威力场重构再现，包括W下步骤：
[0013] A、将灰度祀板图像中的祀孔影射到真实祀板上，获得祀孔在真实祀板上的相对位 置；
[0014] B、利用试验布局参数，将真实祀板上的祀孔转换到试验布局空间，完成破片威力 场重构。
[0015] 作为优选，所述步骤④的方法为；对于二值边缘图像中的某一祀孔的边缘，设组成 边缘的点在高度方向上位于第m行和第n行之间且n〉m，则对于上、下象限点除外的第m行 和第n行之间的任意一行，若存在两个边缘点（1，i)、（1，j)，且grayQ, i) = gary(l，j) =0,式中的gray表示灰度值，则认为该祀孔是圆形祀孔，对m行和n行之间的所有行进行 扫描，并计算两个边缘点（1，i)和（1，j)之间的距离，取其最大值定义为Dx,并记录此时 两点之间的中点列坐标值Xc ;同时定义Dy = n-m，则祀孔的中也坐标为狂C，化），其中化 =m+0. SXDy ;对所有祀孔边缘进行扫描，保留同时符合W下条件的祀孔，其它祀孔删除： MaxOx, Dy)/Min值X，Dy)小于第一设定阔值；第m行和第n行间只有一个边缘点的数量占 边缘总行数的比例大于第二设定阔值；根据破片的实际直径设定最小直径Dmin和最大直 径Dmax,祀孔的实际直径D不小于最小直径Dmin且不大于最大直径Dmax。
[0016] 所述第一设定阔值优选为2,所述第二设定阔值优选为四分之一至H分之一；所 述最小直径Dmin和所述最大直径Dmax则需要根据破片的实际直径而定，比如，破片直径为 8畑1，则最小直径Dmin可设为6畑1，最大直径Dmax可设为8畑1。
[0017] 所述步骤A的方法为；首先，真实祀板须满足W下H个条件；第一，真实祀板为长 方形或正方形，第二，真实祀板被完整包含在所识别图像中，第H，图像中真实祀板的上、下 边必须平行；然后，在图像中标识出真实祀板的四个角对应的点PtO、PtU PbO、Pbl,并计算 获得其在图像中的坐标狂to, YtO)、狂tl，Ytl)、狂bO,孔0)、狂bl，孔1)，则对于图像中由 上述四点构成的四边形中的任意点P(x，y)，其在由上述四点确定的真实祀板上的相对位置 P狂，Y)的转换如下式（1)至式（4)所示：
【权利要求】
1. 一种战斗部破片靶试数据采集分析及破片威力场重构再现方法，其特征在于：包括 以下步骤： (1) 战斗部破片靶试后的靶孔采集，包括以下步骤： ① 获取战斗部破片靶试后的彩色靶板图像； ② 对彩色靶板图像进行灰度处理，获得灰度靶板图像； ③ 对灰度靶板图像进行边缘检测：采用Canny边缘检测方法，搜寻灰度靶板图像中靶 孔的边缘像素，并利用双阈值算法检测边缘，形成并获取二值边缘图像； ④ 利用靶孔的类圆形特征，识别边缘二值图像中的圆形或类圆形边缘，排除部分假性 靶孔后，获得靶板上的靶孔，并对靶孔进行采集，从而获得靶孔在二值边缘图像中的相对位 置，对照步骤③即可获得靶孔在灰度靶板图像中的相对位置，完成靶孔采集； (2) 破片威力场重构再现，包括以下步骤： A、 将灰度靶板图像中的靶孔影射到真实靶板上，获得靶孔在真实靶板上的相对位置； B、 利用试验布局参数，将真实靶板上的靶孔转换到试验布局空间，完成破片威力场重 构。
2. 根据权利要求1所述的战斗部破片靶试数据采集分析及破片威力场重构再现方法， 其特征在于：所述步骤④的方法为：对于二值边缘图像中的某一靶孔的边缘，设组成边缘 的点在高度方向上位于第m行和第n行之间且n>m，则对于上、下象限点除外的第m行和第n 行之间的任意一行，若存在两个边缘点（1，：〇、（1，」），且81^7(1,;〇=83巧(1,」）=0,式中 的gray表示灰度值，则认为该靶孔是圆形靶孔，对m行和n行之间的所有行进行扫描，并计 算两个边缘点（l，i)和（l，j)之间的距离，取其最大值定义为Dx，并记录此时两点之间的中 点列坐标值Xc ;同时定义Dy = n-m，则祀孔的中心坐标为（Xe, Yc)，其中Yc = m+0. 5XDy ; 对所有靶孔边缘进行扫描，保留同时符合以下条件的靶孔，其它靶孔删除：Max(Dx，Dy)/ Min (Dx，Dy)小于第一设定阈值；第m行和第n行间只有一个边缘点的数量占边缘总行数的 比例大于第二设定阈值；根据破片的实际直径设定最小直径Dmin和最大直径Dmax,祀孔的 实际直径D不小于最小直径Dmin且不大于最大直径Dmax。
3. 根据权利要求2所述的战斗部破片靶试数据采集分析及破片威力场重构再现方法， 其特征在于：所述第一设定阈值为2,所述第二设定阈值为四分之一至三分之一。
4. 根据权利要求1所述的战斗部破片靶试数据采集分析及破片威力场重构再现方法， 其特征在于：所述步骤A的方法为：首先，真实靶板须满足以下三个条件：第一，真实靶板为 长方形或正方形，第二，真实靶板被完整包含在所识别图像中，第三，图像中真实靶板的上、 下边必须平行；然后，在图像中标识出真实靶板的四个角对应的点？切、？七1、？13〇、？131，并计 算获得其在图像中的坐标（XtO，YtO)、（Xtl，Ytl)、（XbO，YbO)、（Xbl，Ybl)，则对于图像中由 上述四点构成的四边形中的任意点P(x，y)，其在由上述四点确定的真实靶板上的相对位置 P (X，Y)的转换如下式（1)至式（4)所示：
其中，H为真实靶板的高度，W为真实靶板的宽度； 根据式⑶和式⑷获得靶孔在真实靶板上的相对位置。
5.根据权利要求1所述的战斗部破片靶试数据采集分析及破片威力场重构再现方法， 其特征在于：所述步骤B的方法为：真实靶板的垂直平分线与弹轴位于同一个平面上，且该 平面与真实靶板的靶面垂直，若靶板上任意点Pt (xt，yt)转换到试验布局空间后对应点为 Ps (xs，ys，zs)，则转换关系如下（5)至式⑶所示： z0 = ff/2-xt (5) Xs = r cos ( 0 ) -z〇sin ( 0 ) (6) ys = yt ⑵ zs = r sin ( 9 ) +Z0Cos ( 9 ) (8) 其中，r为爆心与真实靶板之间的距离，0为真实靶板方位角； 根据式￠)、式（7)和式（8)，将真实靶板上的靶孔转换到试验布局空间，完成破片威力 场重构，同时结合静爆时战斗部空间布局，即可获得战斗部破片场的空间分布和飞散特性。
【文档编号】G06F17/50GK104331554SQ201410598504
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2014年10月30日 优先权日:2014年10月30日
【发明者】余春祥, 李会敏, 卢永刚, 李永泽, 李俊承, 孙传杰, 牛公杰 申请人:中国工程物理研究院总体工程研究所