申请/专利权人：西安工业大学

申请日：2020-12-04

公开（公告）日：2024-02-13

公开（公告）号：CN112395775B

主分类号：G06F30/20

分类号：G06F30/20;G06T7/73

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.02.13#授权;2021.03.12#实质审查的生效;2021.02.23#公开

摘要：本发明提供了一种战斗部破片飞散参数计算方法，属于计算机视觉领域，战斗部爆炸后，对每块等效靶板标序号，标出等效靶板对称轴与等效靶板的交点位置；利用数码相机拍摄相邻图像重叠区域为50％以上等效靶板序列图像；利用无线传输网络实时将图片传输到工作站；基于最大稳定极值区域，提取等效靶板上包含破片穿孔区域的显著特征；利用特征描述子进行显著特征匹配；对匹配的显著特征位置进行同时定位与建图；根据破片穿孔区域特征，分类提取破片穿孔三维坐标；根据重建的交点标记位置，以及布靶参数，建立爆心坐标系；基于坐标系转换，计算相对于爆心坐标系破片穿孔飞散参数。该方法可以准确地自动分类并计算破片飞散参数。

主权项：1.一种战斗部破片飞散参数计算方法，其特征在于，包括以下步骤如下：步骤1、战斗部爆炸后，对每块等效靶板标序号，标出等效靶板对称轴与等效靶板交点的位置；步骤2、利用数码相机拍摄相邻图像重叠区域为50％以上等效靶板序列图片，破片穿孔区域相机以不同的位姿拍摄3次及以上；步骤3、利用无线传输网络实时将等效靶板序列图像传输到工作站；步骤4、基于阈值i＝0,...,255分别分割等效靶板序列图像In，n＝1,...,k，得到阈值分割图像gn： 根据阈值分割图像gn中目标连通区域的比率值，提取等效靶板序列图像中具有最大稳定极值区域的破片穿孔；步骤5、基于破片穿孔对破片穿孔的局部区域特征描述子进行区域匹配；步骤6、结合先验的坐标相对位置信息，基于SFM、EPNP、BA优化算法，对匹配的破片穿孔区域位置进行同时定位与建图；步骤7、根据破片穿孔区域的形状和面积特征，分类提取最大稳定极值区域中的破片穿孔区域位置；步骤8、根据重建的交点标记位置，以及布靶参数，建立战斗部爆心坐标系，对破片穿孔区域位置中心的三维坐标进行坐标系转换；步骤9、根据战斗部放置方式，建立战斗部飞散参数计算坐标系，计算破片穿孔相对于爆心坐标系的飞散参数；所述步骤5具体包括：步骤5.1、基于几何矩对提取的破片穿孔进行椭圆拟合，得到椭圆长短半轴a、b及主轴方向角度θ，按照角度参数θ进行方向旋转至水平，并按照半轴参数a、b对椭圆进行圆形归一化；步骤5.2、利用sobel梯度算子，对该归一化圆形破片穿孔进行卷积，得到在x和y方向上的梯度Ix和Iy，计算每个像素点处的幅值Mx,y和梯度方向θx,y为： 步骤5.3、将梯度方向θx,y在范围0°-360°内分成12个统计区域，每个区域为30°，根据归一化圆形破片穿孔区域中每个像素点的梯度方向，利用双线性内插法将其幅值累加到统计直方图中；将统计直方图的数据按照顺序组合成一个含有12个特征值的一维向量，得到HOG算子构建的局部区域特征描述子f；步骤5.4、然后对于初始两帧图像，利用预测的单应矩阵H3×3，计算第一帧图像的局部区域特征描述子在第二帧图像的位置和分布；对于后续帧图像，利用预测的拍摄位姿矩阵P3×4，计算重建的三维点MX,Y,Z,1在后续帧Inxn,yn,kn的位置和分布；最后利用RANSAC策略，结合根据计算出最小化的欧氏距离对破片穿孔的局部区域特征描述子进行区域匹配。所述步骤5.3具体包括：步骤5.3.1、构造特征描述子图像Ix,y最大稳定极值区域面积为S，根据矩理论，其p+q的几何矩mpq为 p为x的阶数，q为y的阶数；则p+q的中心矩为： 其中，m00＝∫∫Ix,ydxdy，m01＝∫∫yIx,ydxdy，m10＝∫∫xIx,ydxdy；对最大稳定极值区域拟合的椭圆长短半轴a和b、角度参数θ分别为： u02是式6upq中p＝0，q＝2的值；u20是式6upq中p＝2，q＝0的值，u11是式6upq中p＝1，q＝1的值；按照角度参数θ进行方向旋转至水平，对椭圆进行圆形归一化，采用HOG算子构建局部区域特征描述子f；步骤5.3.2、对于初始两帧图像，根据预测的单应矩阵H3×3，计算图像I1x1,y1中的最大稳定极值区域特征点在图像I2x2,y2中的位置和分布：x2,y2＝H3×3x1,y110步骤5.3.3、对于后续帧图像，预测拍摄位姿矩阵P3×4，计算重建的三维点MX,Y,Z,1在后续帧Inxn,yn,kn的位置和分布：xn,yn,kn＝P3×4X,Y,Z,111步骤5.4、采用RANSAC策略，对区域特征描述子进行匹配；fij＝argmin||fi-fj||212fi表示第i帧的某一区域特征描述子,fj表示第j帧的某一区域特征描述子。

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百度查询： 西安工业大学 一种战斗部破片飞散参数计算方法

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