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原文传递靶板穿孔毁伤特征测量方法、系统及弹道偏转测量方法

专利名称：	靶板穿孔毁伤特征测量方法、系统及弹道偏转测量方法
摘要：	本发明公开一种靶板穿孔毁伤特征测量方法、系统及弹道偏转测量方法，通过MATLAB编程实现对穿孔的数目、位置、尺寸、毁伤覆盖范围等毁伤特征参数的自动识别、提取和存储，其属于摄像测量领域。包括以下步骤：步骤一：靶板毁伤图像采集；步骤二：图像预处理；步骤三：图像二值化；步骤四：毁伤特征参数提取；步骤五：测量结果存储与输出。该测量方法解决了穿孔特征参数和毁伤覆盖范围难以精确测量的问题，适用于不同尺寸金属靶板、不同形状尺寸和不同分布范围的穿孔毁伤参数测量，该图像识别测试技术具有精度高、效率高的特点，在毁伤效应测试中有广泛的应用前景。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	陕西;61
申请人：	西北核技术研究所
发明人：	陈春林;李名锐;周刚;冯娜;马坤;王可慧;王长利
专利状态：	有效
申请日期：	2019-05-07T00:00:00+0800
发布日期：	2019-08-06T00:00:00+0800
申请号：	CN201910375782.X
公开号：	CN110095410A
代理机构：	西安智邦专利商标代理有限公司
代理人：	汪海艳
分类号：	G01N21/01(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	710024 陕西省西安市灞桥区平峪路28号
主权项：	1.一种靶板穿孔毁伤特征测量方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、采集靶板毁伤图像，获得穿孔图像I1；步骤二、利用图像处理软件对步骤一获得的穿孔图像I1进行去污点、旋转、分割、滤波和/或转化预处理，获得预处理后的穿孔图像I6；步骤三、对步骤二预处理后的穿孔图像I6进行二值化处理，获得处理后的二值化图像I9；步骤四、通过处理步骤三获得的二值化图像I9，提取毁伤特征参数，所述毁伤特征参数包括穿孔位置、穿孔数目、穿孔特征尺寸、穿孔分布及穿孔毁伤覆盖范围； 4.1)、获取穿孔位置及穿孔数目；采用二值化图像标记函数对二值化图像I9进行标记，将二值化图像I9中每个连通区域的重心视为穿孔位置，标记穿孔位置，获得标记有穿孔位置的图像I10； 4.2)、获取各穿孔特征尺寸参数，所述特征尺寸参数包括各穿孔的实际面积、等效椭圆长轴、短轴及等效圆的直径； 4.2.1)、计算步骤4.1)获得的图像I10中每个穿孔所占的像素，获得每个穿孔的实际面积，将每个穿孔的实际面积相加获得穿孔毁伤总面积； 4.2.2)、将步骤4.1)获得的图像I10中每个穿孔等效为椭圆，计算等效后椭圆的长轴和短轴； 4.2.3)、根据步骤4.2.1)获得的每个穿孔的实际面积，计算获得同样面积大小的圆的直径； 4.3)、根据步骤4.2)获得的各个穿孔的特征尺寸参数，进行数据分析及数学运算，获得统计分布参数；所述分布参数包括各个穿孔的特征尺寸参数最大值、最小值、均值、方差、尺寸-数目分布； 4.4)、计算穿孔毁伤覆盖范围，包括中心覆盖圆覆盖范围及最小覆盖圆的覆盖范围； 4.4.1)、获取中心覆盖圆的覆盖范围： 4.4.1.1)、计算中心覆盖圆的圆心C0(x0,y0)：其中，S(Mj)为第j个穿孔的实际面积，(xj,yj)为第j个穿孔的位置；m为穿孔数量； 4.4.1.2)、计算中心覆盖圆的圆心C0(x0,y0)到各穿孔区域Mj重心的距离R0(C0,Mj)及到边界距离R1(C0,Mj)＝R0(C0,Mj)+L(Mj)；其中，L(Mj)为穿孔区域Mj等效椭圆长轴，根据R(C0)＝Max(R1(C0,Mj))获得圆心为C0(x0,y0)的中心覆盖圆的覆盖范围； 4.4.2)、获取最小覆盖圆的覆盖范围： 4.4.2.1)、以C0(x0,y0)为中心，在C0(x0,y0)的四周估计最小覆盖圆的圆心范围为I； 4.4.2.2)、在圆心范围I内，令最小覆盖圆的初始圆心为Ci，其中i＝1； 4.4.2.3)、计算以Ci为圆心的覆盖范围R(Ci)； 4.4.2.4)、令i＝i+1，判断Ci∈I，若是，则返回步骤4.4.2.3)，否则，根据R＝Min(R(Ci))获得最小覆盖圆的覆盖范围；步骤五、将步骤四获得的毁伤特征参数存储并显示。 2.根据权利要求1所述的靶板穿孔毁伤特征测量方法，其特征在于，所述步骤4.4.2.3)具体为： 4.4.2.3.1)、计算初始圆心Ci到各穿孔区域Mj重心的距离R0(Ci,Mj)； 4.4.2.3.2)、计算初始圆心Ci到各穿孔区域Mj边界的距离R1(Ci,Mj)＝R0(Ci,Mj)+L(Mj)； 4.4.2.3.3)、通过R(Ci)＝Max(R1(Ci,Mj))计算以Ci为圆心的覆盖范围R(Ci)。 3.根据权利要求1所述的靶板穿孔毁伤特征测量方法，其特征在于，所述步骤4.4.2.3)具体为： 4.4.2.3.1)、令初始半径为Rk(Ci)，k＝1；半径为Rk(Ci)的覆盖圆范围为Dk(Ci)； 4.4.2.3.2)、令Rk+1(Ci)＝Rk(Ci)-1；k＝k+1； 4.4.2.3.3)、判断若是，则返回步骤4.4.2.3.2)，若否，则令R(Ci)＝Rk-1。 4.根据权利要求1所述的靶板穿孔毁伤特征测量方法，其特征在于：还包括步骤4.5)提取中心孔特征参数的过程，所述中心孔特征参数包括中心孔位置、中心孔最大内切圆、中心孔最小外接圆； 4.5.1)、将毁伤面积最大的穿孔确定为中心孔； 4.5.2)、确定中心孔的最大内切圆的圆心C内切及半径R内切； 4.5.2.1)、确定最大内切圆的圆心范围为D内切，D内切是以中心孔重心为中心，边长为中心孔区域等效圆直径的正方形； 4.5.2.2)、在D内切范围内，令初始圆心为Ci内切，i＝1； 4.5.2.3)、令初始半径为Rk内切(Ci内切)为中心孔等效圆半径，k＝1； 4.5.2.4)、令Rk+1内切(Ci内切)＝Rk内切(Ci内切)-1，k＝k+1； 4.5.2.5)、判断圆心为Ci内切，半径为Rk内切(Ci内切)的圆是否在中心孔内，若否，则返回步骤4.5.2.4)，若是，则令R(Ci内切)＝Rk内切(Ci内切)； 4.5.2.6)、令i＝i+1，判断Ci内切∈D内切，若是，返回4.5.2.3)，若否，则令R内切＝max(R内切(Ci内切))，最大内切圆对应的圆心为最大内切圆圆心C内切； 4.5.3)、确定中心孔的最小外接圆的C外接及半径R外接； 4.5.3.1)、令最小外接圆的圆心范围D外接，D外接是以中心孔重心为中心，边长为中心孔区域等效圆直径的正方形； 4.5.3.2)、在D外接范围内，令初始圆心为Ci外接，i＝1； 4.5.3.3)、令初始半径为Rk外接(Ci外接)为中心孔等效圆半径，k＝1； 4.5.3.4)、令Rk+1外接(Ci外接)＝Rk外接(Ci外接)+1，k＝k+1； 4.5.3.5)、判断中心孔是否在圆心为Ci外接，半径为Rk外接(Ci外接)的圆内，若否，则返回步骤4.5.3.3)，若是，则令R(Ci外接)＝Rk外接(Ci外接)； 4.5.3.6)、令i＝i+1，判断Ci外接∈D外接，若是，返回4.5.3.3)，若否，则令R外接＝max(R(Ci外接))，最小外接圆对应的圆心为最小外接圆圆心C外接。 5.根据权利要求1所述的靶板穿孔毁伤特征测量方法，其特征在于，还包括穿孔尺寸校准的过程： a1、加工尺寸与原靶板尺寸一致的较验靶，在较验靶上加工出尺寸及形状已知的孔； b1、采用权利要求1所述的方法获得较验靶上已知孔的测量尺寸数据LTi； c1、利用ηi＝LOi/LTi获得单个孔的修正系数ηi，其中LOi为较验靶上孔的实际尺寸值； d1、利用获得修正系数η。 6.根据权利要求1所述的靶板穿孔毁伤特征测量方法，其特征在于，还包括穿孔尺寸校准的过程，校准过程包括以下步骤： a2、加工尺寸与原靶板尺寸一致的较验板，在较验靶上加工出尺寸及形状已知的孔； b2、采用权利要求1中步骤一至步骤二所述的方法获得较验板穿孔图像； c2、令较验板穿孔图像二值化阈值的范围为K； d2、初始阈值ki，i＝1； e2、利用权利要求1或2中步骤四所述的方法，计算ki条件下较验靶上已知孔的尺寸Li； f2、计算Li与LO之间的误差，Ei＝\|(LO-Li)\|/LO*100％；其中LO为较验靶上已知孔的实际尺寸； g2、令i＝i+1，判断ki∈K，若是，则返回步骤d2，否则令最小误差Em＝min(Ei)，对应的二值化阈值为km； h2、将km作为处理穿孔图像I6的二值化阈值。 7.根据权利要求1所述的靶板穿孔毁伤特征测量方法，其特征在于：所述步骤一中以相机为采集设备，将待测靶板置于暗室中，利用选取的光源从靶板的一侧照射靶板，相机从靶板的另一侧拍摄靶板图像，获得清晰的穿孔图像。 8.根据权利要求7所述的靶板穿孔毁伤特征测量方法，其特征在于，所述步骤三包括： 3.1)、采用自动阈值法或直接设定阈值将步骤二预处理后的穿孔图像I6进行阈值分割，然后根据分割阈值将灰度图转化为二值图； 3.2)、分别采用闭运算和开运算去除步骤3.1)二值图中的毛刺与杂点，获得二值化图像I9。 9.一种弹道偏转测量方法，其特征在于，包括以下步骤： S1、确定每层靶板的几何中心位置； S2、根据权利要求3所述的方法确定每层靶板中心孔特征参数； S3、将所有靶板的几何中心对准后作为计算弹道偏转坐标系的坐标原点，假设，每层靶板中心孔的位置为弹道位置，则任意两层靶板间弹道沿X轴或Y轴的偏转为Δxij＝xi-xj，Δyij＝yi-yj，其中xi为第i个靶板中心孔特征参数的横坐标；xj为第j个靶板中心孔特征参数的横坐标；yi为第i个靶板中心孔特征参数的纵坐标；yj为第j个靶板中心孔特征参数的纵坐标。 10.根据权利要求9所述的弹道偏转测量方法，其特征在于，所述步骤S1具体为：选取靶板上四个均匀分布的靶板固定孔作为参照；四个均匀分布的穿孔的重心位置分别为A1i(x1i,y1i)、A2i(x2i,y2i)、A3i(x3i,y3i)、A4i(x4i,y4i)，则板中心位置Oi(xoi,yoi)为： 11.一种靶板穿孔毁伤特征测量系统，其特征在于：包括处理器及存储器，所述存储器中存储计算机程序，所述计算机程序运行时，实现权利要求1-3任一所述步骤四的过程。 12.根据权利要求11所述的靶板穿孔毁伤特征测量系统，其特征在于：所述计算机程序运行时，实现权利要求4所述的过程。 13.一种计算机可读存储介质，其特征在于：储存有计算机程序，计算机程序被执行时实现权利要求1-3任一所述步骤四的过程。 14.一种计算机可读存储介质，其特征在于：所述计算机程序被执行时，实现权利要求4所述的过程。
所属类别：	发明专利