申请/专利权人：中国计量科学研究院

申请日：2018-09-19

公开（公告）日：2020-07-14

公开（公告）号：CN109115111B

主分类号：G01B9/04(20060101)

分类号：G01B9/04(20060101);G01N21/84(20060101);G06Q10/06(20120101);G06F30/20(20200101)

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2020.07.14#授权;2019.01.25#实质审查的生效;2019.01.01#公开

摘要：本发明实施例涉及一种三维弹头痕迹测量仪器的精度评价方法,包括：从弹头痕迹数据库中调用弹头痕迹三维数据，确定随机信号的随机参数的范围；根据随机参数确定随机信号，组合成组合随机信号；利用组合随机信号生成多个随机痕迹信息，排列成二维截面痕迹信息；确定二维截面痕迹信息对应的长度信息；根据二维截面痕迹信息和长度信息确定弹头痕迹标准器的三维模型数据，利用三维模型数据制造弹头痕迹标准器；将弹头痕迹标准器进行光谱共焦测量和处理得到三维模型数据；利用弹头痕迹测量仪器测量弹头痕迹标准器得到第二测量数据；将三维模型数据与第二测量数据进行比对，得到比对结果信息；根据比对结果信息生成弹头痕迹测量仪器的精度评价信息。

主权项：1.一种三维弹头痕迹测量仪器的精度评价方法，其特征在于，所述方法包括：从弹头痕迹数据库中调用弹头痕迹三维数据，根据所述弹头痕迹三维数据确定随机信号的随机参数的范围，所述随机参数包括频率、振幅和相位；根据所述随机参数的范围确定多个所述随机信号，并将多个所述随机信号进行组合，得到组合随机信号；利用所述组合随机信号生成多个随机痕迹信息，将所述多个随机痕迹信息按照预设方式进行排列，得到二维截面痕迹信息；根据子弹长度信息确定二维截面痕迹信息对应的长度信息；根据所述二维截面痕迹信息和所述长度信息确定弹头痕迹标准器的三维模型数据，利用所述三维模型数据制造弹头痕迹标准器；将所述弹头痕迹标准器进行光谱共焦测量，得到所述弹头痕迹标准器的第一测量数据；将所述第一测量数据进行处理，得到所述弹头痕迹标准器的处理后的三维模型数据；利用弹头痕迹测量仪器测量所述弹头痕迹标准器，得到所述弹头痕迹标准器的第二测量数据；将所述处理后的三维模型数据与所述第二测量数据进行比对，得到比对结果信息；根据所述比对结果信息生成所述弹头痕迹测量仪器的精度评价信息。

全文数据：三维弹头痕迹测量仪器的精度评价方法技术领域本发明涉及弹头痕迹测量技术领域，尤其涉及一种三维弹头痕迹测量仪器的精度评价方法。背景技术随着国内枪案发生率的上升，公安机关在案件侦破过程中面临的一个艰巨任务就是各地枪案的并案处理，即对流窜作案的枪支进行同一认定，为持枪犯罪的量刑提供有力的证据。弹头痕迹是非常重要的信息，如同每个人独特的指纹,每只枪也有独特的弹痕，通过对作案现场遗留的不同弹痕的甄别,能够确定作案枪支的具体情况,从而为案件侦破提供重要技术保证。弹痕测量的准确性直接决定了弹痕鉴别的可靠性。目前国内弹头痕迹的检测技术多以定性分析为主，主要是借助比较显微镜进行人工观察比对，受人为影响较大，周期长。基于图像相关的弹痕比对方法的研究非常广泛，在国内公安系统内应用较多，其原理是用CCD相机进行痕迹图像的获取，进行相关性判断。由于弹头是金属材质，对光照比较敏感，易产生反光，光照角度不同导致拍摄的图像差异较大；其次，该方法只能够获取二维图像，无法获取深度信息；这些因素都会影响相关系数的计算，造成误判。弹头痕迹的三维测量方法可有效获得深度信息，并且复现性好、客观性强，是弹头痕迹测量的发展趋势。上述方法均实现了弹痕三维数据的采集和分析，但现有技术中的仪器说明只给出分辨率或者重复性参数，不能代表真实的测量精度。数据准确性是弹痕比较的基础，如何评价弹痕测量仪器的测量精度成为有待解决的问题。发明内容本发明的目的是提供一种三维弹头痕迹测量仪器的精度评价方法，以解决现有技术中存在的问题。为实现上述目的，本发明提供了一种三维弹头痕迹测量仪器的精度评价方法，包括：从弹头痕迹数据库中调用弹头痕迹三维数据，根据所述弹头痕迹三维数据确定随机信号的随机参数的数值范围，所述随机参数包括频率、振幅和相位；根据所述随机参数的数值范围确定多个所述随机信号，并将多个所述随机信号进行组合，得到组合随机信号；利用所述组合随机信号生成多个随机痕迹信息，将所述多个随机痕迹信息按照预设方式进行排列，得到二维截面痕迹信息；根据子弹长度信息确定二维截面痕迹信息对应的长度信息；根据所述二维截面痕迹信息和所述长度信息确定弹头痕迹标准器的三维模型数据，利用所述三维模型数据制造所述弹头痕迹标准器；将所述弹头痕迹标准器进行光谱共焦测量，得到所述弹头痕迹标准器的第一测量数据；将所述第一测量数据进行处理，得到所述弹头痕迹标准器的三维模型数据；利用弹头痕迹测量仪器测量所述弹头痕迹标准器，得到所述弹头痕迹标准器的第二测量数据；将所述三维模型数据与所述第二测量数据进行比对，得到比对结果信息；根据所述比对结果信息生成所述弹头痕迹测量仪器的精度评价信息。进一步的，所述从弹头痕迹数据库中调用弹头痕迹三维数据，根据所述弹头痕迹三维数据确定随机信号的随机参数的范围具体包括：从弹头痕迹数据库中调用真实子弹弹头痕迹曲线的频率、振幅和相位的数值范围；利用真实子弹弹头痕迹曲线的频率、振幅、相位的数值范围以及随机函数确定所述随机参数的范围。进一步的，所述随机函数利用线性同余法产生，递推公式如下：xn＝xn-1*a+bmodM，rn＝xnMn＝0,1,...其中，{rn}在区间[0,1]上服从均匀分布，a是乘子，b是增量，M是模，x0是种子的初始值。进一步的，所述根据所述随机参数的范围确定多个所述随机信号，并将多个所述随机信号进行组合，得到组合随机信号具体包括：根据多组不同的所述随机参数生成多个正余弦信号；将多个正余弦信号进行组合，得到正余弦组合随机信号。进一步的，所述利用所述组合随机信号生成多个随机痕迹信息，将所述多个随机痕迹信息按照预设方式进行排列，得到二维截面痕迹信息具体包括：利用所述正余弦组合随机信号生成多个随机痕迹信息；将所述多个随机痕迹信息在圆周上等间隔排列成二维截面痕迹信息。进一步的，所述将所述第一测量数据进行处理，得到所述弹头痕迹标准器的三维模型数据具体包括：将所述第一测量数据进行滤波处理、点云的三角网格化、提取特征线、曲线拟合处理，得到所述弹头痕迹标准器的CAD模型数据。进一步的，所述将所述三维模型数据与所述第二测量数据进行比对，得到比对结果信息具体包括：分别从所述三维模型数据与所述第二测量数据中提取多组弹头轴向痕迹数据进行比对，并计算多组比对结果的平均值。本发明实施例提供的三维弹头痕迹测量仪器的精度评价方法，利用真实弹头痕迹数据生成弹头痕迹标准器的三维模型数据，利用三维模型数据制造弹头痕迹标准器，将弹头痕迹标准器进行光谱共焦测量，将得到的测量数据与弹头痕迹测量仪器测量弹头痕迹标准器得到的测量数据进行比对，根据比对结果生成弹头痕迹测量仪器的精度评价信息。本发明实施例提供的方法，易于操作，精度评价准确性高。附图说明图1为本发明实施例提供的三维弹头痕迹测量仪器的精度评价方法的流程图；图2为本发明实施例提供的弹头痕迹标准器的二维截面图；图3为本发明实施例提供的弹头痕迹标准器的三维立体图。具体实施方式为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部份实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。图1为本发明实施例提供的三维弹头痕迹测量仪器的精度评价方法的流程图。如图1所示，本发明实施例提供的三维弹头痕迹测量仪器的精度评价方法包括如下步骤：步骤101，从弹头痕迹数据库中调用弹头痕迹三维数据，根据弹头痕迹三维数据确定随机信号的随机参数的数值范围；其中，随机参数包括频率、振幅和相位。预先根据多个弹头痕迹数据建立弹头痕迹数据库，从弹头痕迹数据库中调用真实子弹弹头痕迹曲线的频率、振幅和相位的数值范围；根据真实子弹弹头痕迹曲线的频率、振幅、相位的数值范围以及随机函数确定随机参数。为了达到信号随机的目的，三个随机参数：频率、振幅和相位，分别独立产生，公式如下：fi＝randN1Ai＝randN2φi＝randN3其中，随机函数rand利用线性同余法产生，递推公式如下：xn＝xn-1*a+bmodM，4rn＝xnMn＝0,1,...5其中，{rn}在区间[0,1]上服从均匀分布，a是乘子，b是增量，M是模，x0是种子的初始值。步骤102，根据随机参数的数值范围确定多个随机信号，并将多个随机信号进行组合，得到组合随机信号；正余弦信号是最基本的信号，根据步骤101得到的多组不同的随机参数生成多个正余弦信号；将多个不同频率、振幅、相位的正余弦信号进行组合，得到正余弦组合随机信号。在一个具体的实施例中，组合随机信号可以用多个谐波函数的组合来表示：其中fi为频率，Ai为振幅，φi为相位。步骤103，利用组合随机信号生成多个随机痕迹信息，将多个随机痕迹信息按照预设方式进行排列，得到二维截面痕迹信息；根据子弹长度信息确定二维截面痕迹信息对应的长度信息；利用正余弦组合随机信号生成多个随机痕迹信息；将多个随机痕迹信息在圆周上等间隔排列成二维截面痕迹信息。在一个具体的实施例中，利用步骤102得到的组合随机信号产生6段一维随机信息，每段的圆周角为30度，等间隔排列在圆周上，如图2所示，形成弹头痕迹标准器的二维截面图。振幅的范围一般在60微米内，与通常的弹头痕迹的峰谷值一致，频率、相位均为随机数。另外，长度信息参考实际的弹头长度以及实际使用时的需要。子弹的长度和枪支口径相关，例如，10mm、20mm。根据待测弹痕的子弹长度确定二维截面痕迹信息对应的长度，也就是弹头痕迹标准器的长度。步骤104，根据二维截面痕迹信息和长度信息确定弹头痕迹标准器的三维模型数据，利用三维模型数据制造弹头痕迹标准器；在一个具体的实施例中，利用CAD制图软件，将步骤103得到的二维截面痕迹，进行拉伸20mm，形成带有随机痕迹的圆柱体，从而得到弹头痕迹标准器的三维模型数据，如图3所示，根据CAD模型数据设计制造弹头痕迹标准器。步骤105，将弹头痕迹标准器进行光谱共焦测量，得到弹头痕迹标准器的第一测量数据，将第一测量数据进行处理，得到弹头痕迹标准器的三维模型数据；弹头痕迹标准器经过光谱共焦测量系统测量，该系统由光谱共焦传感器和精密转台构成，通过转台旋转，可以得到多个弹头横截面的数据，将获取到的每个截面点云数据通过滑动平均滤波处理，去除噪声点，得到弹头痕迹标准器的三维模型数据。步骤106，利用弹头痕迹测量仪器测量弹头痕迹标准器，得到弹头痕迹标准器的第二测量数据；将弹头痕迹标准器分发到弹痕检测实验室，利用弹头痕迹测量仪器测量弹头痕迹标准器。弹痕痕迹测量仪器一般具有通过激光三角激光传感器或者共焦显微面测量传感器结合转台构成，测量精度较光谱共焦传感器低。通过转台旋转，可以得到多个弹头横截面的数据。数据处理过程同步骤105所述。步骤107，将三维模型数据与第二测量数据进行比对，得到比对结果信息；根据比对结果信息生成弹头痕迹测量仪器的精度评价信息。利用迭代最近点方法进行第一测量数据处理后的三维模型数据和第二测量数据的比较，进行二维曲线的旋转、平移、缩放等操作，将第一测量数据和第二测量数据对齐，计算两者的差异。为提高测量速度同时又不损失所测量弹头痕迹的信息量，可沿弹头轴向选取痕迹最为丰富最显著的三段进行测量，每一段测几条线，这样，在实际的弹头比对时，可以将三段数据同时进行比对，取其平均值，计算差异，作为精度评价结果。本发明实施例提供的三维弹头痕迹测量仪器的精度评价方法，利用真实弹头痕迹数据生成弹头痕迹标准器的三维模型数据，利用三维模型数据制造弹头痕迹标准器，将弹头痕迹标准器进行光谱共焦测量，将得到的测量数据与弹头痕迹测量仪器测量弹头痕迹标准器得到的测量数据进行比对，根据比对结果生成弹头痕迹测量仪器的精度评价信息。本发明实施例提供的方法，易于操作，精度评价准确性高。以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

权利要求：1.一种三维弹头痕迹测量仪器的精度评价方法，其特征在于，所述方法包括：从弹头痕迹数据库中调用弹头痕迹三维数据，根据所述弹头痕迹三维数据确定随机信号的随机参数的范围，所述随机参数包括频率、振幅和相位；根据所述随机参数的范围确定多个所述随机信号，并将多个所述随机信号进行组合，得到组合随机信号；利用所述组合随机信号生成多个随机痕迹信息，将所述多个随机痕迹信息按照预设方式进行排列，得到二维截面痕迹信息；根据子弹长度信息确定二维截面痕迹信息对应的长度信息；根据所述二维截面痕迹信息和所述长度信息确定弹头痕迹标准器的三维模型数据，利用所述三维模型数据制造所述弹头痕迹标准器；将所述弹头痕迹标准器进行光谱共焦测量，得到所述弹头痕迹标准器的第一测量数据；将所述第一测量数据进行处理，得到所述弹头痕迹标准器的三维模型数据；利用弹头痕迹测量仪器测量所述弹头痕迹标准器，得到所述弹头痕迹标准器的第二测量数据；将所述三维模型数据与所述第二测量数据进行比对，得到比对结果信息；根据所述比对结果信息生成所述弹头痕迹测量仪器的精度评价信息。2.根据权利要求1所述的三维弹头痕迹测量仪器的精度评价方法，其特征在于，所述从弹头痕迹数据库中调用弹头痕迹三维数据，根据所述弹头痕迹三维数据确定随机信号的随机参数的范围具体包括：从弹头痕迹数据库中调用真实子弹弹头痕迹曲线的频率、振幅和相位的数值范围；利用真实子弹弹头痕迹曲线的频率、振幅、相位的数值范围以及随机函数确定所述随机参数的范围。3.根据权利要求2所述的三维弹头痕迹测量仪器的精度评价方法，其特征在于，所述随机函数利用线性同余法产生，递推公式如下：xn＝xn-1*a+bmodM，rn＝xnMn＝0,1,...其中，{rn}在区间[0,1]上服从均匀分布，a是乘子，b是增量，M是模，x0是种子的初始值。4.根据权利要求1所述的三维弹头痕迹测量仪器的精度评价方法，其特征在于，所述根据所述随机参数的范围确定多个所述随机信号，并将多个所述随机信号进行组合，得到组合随机信号具体包括：根据多组不同的所述随机参数生成多个正余弦信号；将多个正余弦信号进行组合，得到正余弦组合随机信号。5.根据权利要求4所述的三维弹头痕迹测量仪器的精度评价方法，其特征在于，所述利用所述组合随机信号生成多个随机痕迹信息，将所述多个随机痕迹信息按照预设方式进行排列，得到二维截面痕迹信息具体包括：利用所述正余弦组合随机信号生成多个随机痕迹信息；将所述多个随机痕迹信息在圆周上等间隔排列成二维截面痕迹信息。6.根据权利要求1所述的三维弹头痕迹测量仪器的精度评价方法，其特征在于，所述将所述第一测量数据进行处理，得到所述弹头痕迹标准器的三维模型数据具体包括：将所述第一测量数据进行滤波处理、点云的三角网格化、提取特征线、曲线拟合处理，得到所述弹头痕迹标准器的CAD模型数据。7.根据权利要求1所述的三维弹头痕迹测量仪器的精度评价方法，其特征在于，所述将所述三维模型数据与所述第二测量数据进行比对，得到比对结果信息具体包括：分别从所述三维模型数据与所述第二测量数据中提取多组弹头轴向痕迹数据进行比对，并计算多组比对结果的平均值。

百度查询： 中国计量科学研究院 三维弹头痕迹测量仪器的精度评价方法

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