亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        基于數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量的火炮質(zhì)心高度測(cè)量方法

        2022-08-10 03:37:46崔愛蓮關(guān)士成孫科杰凌山珊
        兵器裝備工程學(xué)報(bào) 2022年7期
        關(guān)鍵詞:測(cè)量

        崔愛蓮,關(guān)士成,金 毅,孫科杰,凌山珊

        (1.中國人民解放軍63853部隊(duì), 吉林 白城 137001; 2.中國人民解放軍63861部隊(duì), 吉林 白城 137001)

        1 引言

        火炮質(zhì)心位置是火炮重要性能參數(shù)之一,與火炮的行駛安全性、射擊穩(wěn)定性密切相關(guān),對(duì)火炮的整體設(shè)計(jì)和布局有著重要影響,其中質(zhì)心高度測(cè)量是質(zhì)心位置測(cè)量的難點(diǎn)。

        現(xiàn)有的質(zhì)心測(cè)量方法主要有平臺(tái)支反力法、吊起法、懸掛法、搖擺法。平臺(tái)支反力法需用專用設(shè)備,投資大,普及率低;吊起法由于角度變化較小,質(zhì)量反應(yīng)引起的軸荷也較小,所帶來的誤差較大;懸掛法需要的設(shè)備較少,但是涉及懸掛后進(jìn)行量尺寸等工作,存在難以計(jì)算出質(zhì)心的問題; 搖擺法所需設(shè)備復(fù)雜,不太適用于質(zhì)量大、體積大的物體,其應(yīng)用受到限制。

        數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量技術(shù)運(yùn)用多學(xué)科的理論與方法,如計(jì)算機(jī)技術(shù)、圖像處理、模式識(shí)別等,對(duì)被測(cè)物體圖像進(jìn)行處理得到目標(biāo)的空間三維坐標(biāo),進(jìn)而完成對(duì)物體的形狀、位置、姿態(tài)等的測(cè)量。數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量技術(shù)具有三維測(cè)量精度高、自動(dòng)化程度高等特點(diǎn)。

        基于上述分析,本研究中提出了一種基于數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量技術(shù)的質(zhì)心高度測(cè)量方法。該方法將懸掛法和數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量技術(shù)結(jié)合,利用懸掛法原理和數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量技術(shù)的高精度三維測(cè)量特點(diǎn),進(jìn)行質(zhì)心高度測(cè)量。

        2 數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)構(gòu)成及作業(yè)流程

        本研究中采用的數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)是通過一臺(tái)高分辨率數(shù)碼相機(jī)對(duì)被測(cè)目標(biāo)進(jìn)行拍攝,獲取目標(biāo)的準(zhǔn)二值數(shù)字圖像,對(duì)獲取的圖像進(jìn)行處理后得到精確的空間三維坐標(biāo)。

        2.1 系統(tǒng)構(gòu)造

        數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)由一臺(tái)高精度專業(yè)測(cè)量相機(jī)、攝影測(cè)量人工標(biāo)志、一把基準(zhǔn)尺、一臺(tái)計(jì)算機(jī)和一套測(cè)量軟件組成。

        1) 高精度專業(yè)測(cè)量相機(jī),專業(yè)測(cè)量相機(jī)由普通數(shù)碼相機(jī)經(jīng)過高精度標(biāo)定被封裝起來用于高精度的三維測(cè)量。

        2) 人工標(biāo)志,在數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量中,物體本身的特征不足,需在被測(cè)目標(biāo)上增加人工標(biāo)志作為測(cè)量的特征點(diǎn)來完成測(cè)量過程,以進(jìn)行高精度的測(cè)量和空間描述。

        人工標(biāo)志采用回光反射材料制作,可拍攝出背景環(huán)境暗淡、標(biāo)志特征點(diǎn)清晰的“準(zhǔn)二值圖像”,可以有效地與背景環(huán)境相區(qū)別。

        本文中使用的人工標(biāo)志分為測(cè)量標(biāo)志和編碼標(biāo)志。測(cè)量標(biāo)志作為被測(cè)目標(biāo)成像點(diǎn),可提高測(cè)量精度、可靠性和測(cè)量效率。編碼標(biāo)志帶有數(shù)字編碼信息,能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)編碼標(biāo)志的準(zhǔn)確識(shí)別、定位和圖像的拼接。

        3) 高精度基準(zhǔn)尺,基準(zhǔn)尺的兩端各固定一個(gè)人工標(biāo)志點(diǎn),測(cè)量前已標(biāo)定2個(gè)標(biāo)志點(diǎn)間的距離,在測(cè)量過程中提供長(zhǎng)度基準(zhǔn)。

        4) 數(shù)據(jù)處理軟件,軟件主要功能模塊包括像點(diǎn)精確定位、編碼標(biāo)志識(shí)別及定位、圖像匹配及拼接、光束法平差、結(jié)果分析以及圖形顯示等。

        2.2 系統(tǒng)作業(yè)流程

        數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)作業(yè)流程如圖1所示。該系統(tǒng)采用專業(yè)測(cè)量相機(jī),在不同的位置和方向拍攝目標(biāo)圖像,經(jīng)標(biāo)志識(shí)別與中心定位、圖像匹配、光束法平差后得到目標(biāo)標(biāo)志點(diǎn)三維坐標(biāo)。

        圖1 數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)作業(yè)流程框圖

        1) 人工標(biāo)志識(shí)別與標(biāo)志中心高精度定位

        本研究中使用圓形人工標(biāo)志,因此被測(cè)目標(biāo)空間三維坐標(biāo)實(shí)際上就是圓形人工標(biāo)志中心坐標(biāo)。在圖像拍攝中,圓形標(biāo)志點(diǎn)所成的像會(huì)發(fā)生一定的偏移形成橢圓,圓形標(biāo)志中心即為橢圓圖像中心。橢圓中心定位過程有:提取橢圓圖像邊緣,根據(jù)圖像邊緣對(duì)標(biāo)志圖像進(jìn)行判斷和識(shí)別,最后進(jìn)行最小二乘擬合確定標(biāo)志中心的精確位置。

        a) 圖像邊緣檢測(cè)

        采用Canny算子進(jìn)行邊緣檢測(cè),Canny算子產(chǎn)生單像素邊緣,對(duì)噪聲不敏感,適合提取橢圓形邊緣。

        b) 圓形標(biāo)志識(shí)別

        經(jīng)過Canny算子處理后的圖像含有虛假邊緣和非標(biāo)志邊緣,需要對(duì)邊緣和邊緣內(nèi)的像素進(jìn)行判斷,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)圓形標(biāo)志的識(shí)別。通過幾何條件,如尺寸、邊緣像素?cái)?shù)(周長(zhǎng))、形狀因子(圓形度)來檢驗(yàn)圖形是否符合標(biāo)志圖像標(biāo)準(zhǔn)。

        c) 人工標(biāo)志圖像中心高精度定位

        采用最小二乘橢圓擬合方法,利用標(biāo)志圖像邊緣點(diǎn)的坐標(biāo)求出橢圓5個(gè)參數(shù),計(jì)算出橢圓中心坐標(biāo)。橢圓方程表達(dá)式為:

        +2++2+2+1=0

        (1)

        可利用最小二乘橢圓擬合求得橢圓方程的系數(shù)、、、、。

        (2)

        式(2)中,(,)為擬合橢圓中心坐標(biāo)。

        2) 編碼標(biāo)志識(shí)別

        研究中采用的編碼標(biāo)志是點(diǎn)狀編碼標(biāo)志,點(diǎn)狀編碼標(biāo)志識(shí)別可以看作兩幅圖像中點(diǎn)集的匹配問題。編碼標(biāo)志中固定幾個(gè)點(diǎn)為編碼標(biāo)志的設(shè)計(jì)模板點(diǎn),識(shí)別方法是在圖像中找到模板點(diǎn)的圖像點(diǎn),通過仿射變換把圖像中的點(diǎn)恢復(fù)到設(shè)計(jì)坐標(biāo)系下,求出仿射變換參數(shù);然后利用仿射變換參數(shù)恢復(fù)模板點(diǎn)周圍的編碼點(diǎn)的其他像點(diǎn);最后與設(shè)計(jì)坐標(biāo)相比較,對(duì)編碼點(diǎn)進(jìn)行解碼得到編碼標(biāo)志的編碼。

        3) 圖像匹配

        使用具有規(guī)則形狀的人工標(biāo)志點(diǎn),在圖像匹配之前對(duì)其像點(diǎn)進(jìn)行了精確定位,圖像匹配只需要確定同名像點(diǎn)(即同一標(biāo)志點(diǎn)在不同像片上的像點(diǎn))即可。針對(duì)數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量的特點(diǎn),文中使用的方法是基于核線約束條件的匹配。

        核線原理可知,如果知道一張圖像上某個(gè)物方點(diǎn)的像點(diǎn),那么在其他圖像中該像點(diǎn)的對(duì)應(yīng)像點(diǎn)必在其對(duì)應(yīng)的核線上。如果己知圖像方向參數(shù)的準(zhǔn)確值或近似值,則對(duì)應(yīng)核線就可以計(jì)算出來,像點(diǎn)匹配范圍就由二維匹配轉(zhuǎn)化為一維匹配。

        圖2為多攝站對(duì)應(yīng)核線示意圖,其中、和為各攝站鏡頭光學(xué)中心,、和為像平面,、和為像主點(diǎn),′、″和?為物方點(diǎn)的對(duì)應(yīng)像點(diǎn),和為像點(diǎn)′在和上的對(duì)應(yīng)核線。

        圖2 多攝站對(duì)應(yīng)核線示意圖

        4) 自檢校光束法平差

        確定出不同像片上的同名像點(diǎn)后利用光束法平差就可以解算出物方點(diǎn)精確坐標(biāo)。光束平差法是以每條光束為基本單元,以像點(diǎn)坐標(biāo)為觀測(cè)值,由共線方程列出基本誤差方程,在整個(gè)區(qū)域進(jìn)行平差處理,對(duì)相機(jī)內(nèi)外參數(shù)、空間點(diǎn)坐標(biāo)等進(jìn)行優(yōu)化求解的過程。

        3 火炮質(zhì)心高度求解過程

        根據(jù)在完全起吊并靜止的情況下,起吊物的質(zhì)心必然通過起吊點(diǎn)垂線的懸掛法原理,結(jié)合數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量技術(shù)測(cè)量質(zhì)心高度位置。

        采用不同懸掛長(zhǎng)度的吊鎖對(duì)火炮沿橫向軸旋轉(zhuǎn)不同角度起吊的情況下,通過數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量技術(shù)獲取在火炮坐標(biāo)系下的鉛錘線上測(cè)量標(biāo)志空間坐標(biāo),根據(jù)所得到的空間點(diǎn)坐標(biāo)擬合得到鉛垂線方程,最后聯(lián)立各條鉛垂線直線方程,求解得到火炮質(zhì)心高度位置。

        1) 在火炮表面粘貼測(cè)量標(biāo)志和編碼標(biāo)志,放置基準(zhǔn)尺。

        2) 建立火炮的坐標(biāo)原點(diǎn)和坐標(biāo)系。坐標(biāo)原點(diǎn)確定在右后車輪中心;軸線(橫坐標(biāo)):通過原點(diǎn),垂直于右前車輪軸心線的水平直線,指向前方;軸線(縱坐標(biāo)):通過原點(diǎn),確定在后車輪軸心線,面對(duì)行駛方向指向右方;軸線(高度坐標(biāo)):通過原點(diǎn),垂直水平面的直線,指向上方;質(zhì)心位置表示為,如圖3所示。

        3) 火炮懸吊。在懸吊點(diǎn)處掛上一根粘貼5個(gè)測(cè)量標(biāo)志的鉛垂線,這條線就是火炮的吊點(diǎn)垂線。保持懸吊點(diǎn)的空間位置不變,改變懸吊角度。在不同的懸吊角度下拍攝火炮和鉛垂線上標(biāo)志點(diǎn)圖像。圖3表示2種不同懸吊姿態(tài)下的火炮狀態(tài)。

        圖3 火炮懸吊姿態(tài)示意圖

        4) 鉛垂線擬合。每一次懸吊完成后,用專業(yè)相機(jī)從不同的角度和位置對(duì)火炮及鉛垂線進(jìn)行拍攝,對(duì)獲取的圖像進(jìn)行處理,解算出各標(biāo)志點(diǎn)在火炮坐標(biāo)系下的空間坐標(biāo)。獲取鉛垂線上粘貼的5個(gè)測(cè)量標(biāo)志點(diǎn)三維空間坐標(biāo)后,采用最小二乘法擬合成一條空間直線。

        5) 質(zhì)心高度計(jì)算。獲取不同懸吊角度下鉛垂線空間直線后,利用所有鉛垂線都會(huì)相交于火炮質(zhì)心原理,聯(lián)立兩條鉛垂線空間直線方程,求解得到火炮的質(zhì)心高度坐標(biāo),如圖4所示。

        圖4 火炮坐標(biāo)系下標(biāo)志點(diǎn)狀態(tài)示意圖

        4 試驗(yàn)驗(yàn)證

        本文中以某型高炮為例進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。首先要完成人工標(biāo)志的粘貼,包括鉛垂線上的5個(gè)測(cè)量標(biāo)志點(diǎn),盡可能使鉛垂線上的標(biāo)志點(diǎn)中心在同一條直線上并且使這條直線與鉛垂線平行。然后是坐標(biāo)系的定義,目標(biāo)坐標(biāo)系的建立原則要符合國軍標(biāo)規(guī)定且標(biāo)志點(diǎn)的空間三維坐標(biāo)易于讀取。

        整個(gè)試驗(yàn)過程中,保持火炮懸吊后靜止不動(dòng),減少外界環(huán)境對(duì)火炮的擾動(dòng),以保證成像清晰度和測(cè)量精度。

        4.1 參數(shù)設(shè)定

        1) 測(cè)量相機(jī)

        使用尼康D810數(shù)碼相機(jī),相機(jī)分辨率為7 360pixels×4 912pixels,每個(gè)像素尺寸為4.9 μm。鏡頭參數(shù)已事先在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行標(biāo)定,攝影時(shí)使用環(huán)形閃光燈作為外部光源,并進(jìn)行封裝。

        2) 尺度基準(zhǔn)

        在測(cè)量中使用兩端具有圓形回光反射標(biāo)志、距離已進(jìn)行精確標(biāo)定的基準(zhǔn)尺作為基準(zhǔn)尺度?;鶞?zhǔn)尺長(zhǎng)度為600 mm,標(biāo)定精度為0.003 mm。

        2.2.2 NIHSS 評(píng)分 納入研究中 11 篇[3,8‐9,12,14‐18,20‐21]報(bào)道了溶栓前后NIHSS評(píng)分變化情況,各研究間無異質(zhì)性(P=0.29,I2=16%),采用固定效應(yīng)模型進(jìn)行Meta‐分析(圖2)。結(jié)果顯示標(biāo)準(zhǔn)劑量組溶栓后NIHSS評(píng)分減少值大于低劑量組,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(SMD=0.27,95%CI=0.14~0.40,P<0.001)。

        3) 攝站布設(shè)

        由于現(xiàn)場(chǎng)空間條件的限制以及火炮尺寸大等原因,火炮整個(gè)表面不能在相機(jī)里完全成像,每張圖像只能采集到的火炮的一面或一部分,需要通過編碼標(biāo)志來實(shí)現(xiàn)對(duì)所有測(cè)量圖像的拼接。分別從不同位置和方向拍攝火炮圖像200余張,每張圖像之間的重疊度保持在80%以上。

        4.2 試驗(yàn)結(jié)果

        通過測(cè)量相機(jī)對(duì)懸吊后的火炮進(jìn)行圖像信息采集,得到鉛垂線上測(cè)量標(biāo)志點(diǎn)在相機(jī)中的圖像信息圖如圖5。

        圖5 鉛垂線標(biāo)志點(diǎn)圖像信息圖

        測(cè)量質(zhì)心高度坐標(biāo)需要2個(gè)懸吊姿態(tài)下的標(biāo)志點(diǎn)坐標(biāo),標(biāo)志點(diǎn)在火炮坐標(biāo)系下測(cè)量得到的坐標(biāo)值見表1所示。

        根據(jù)最小二乘原理,對(duì)2種不同懸吊姿態(tài)下的鉛垂線標(biāo)志點(diǎn)坐標(biāo)值進(jìn)行空間直線擬合,具體結(jié)果見圖6所示。

        4.3 試驗(yàn)結(jié)果比對(duì)分析

        根據(jù)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)可得,平臺(tái)支反力法所測(cè)量質(zhì)心高度精度能夠保持在10 mm以內(nèi)。因此,將平臺(tái)支反力法的試驗(yàn)結(jié)果作為質(zhì)心高度坐標(biāo)的參考值進(jìn)行比對(duì)。2種試驗(yàn)方法得到的測(cè)量結(jié)果如表2所示。

        表1 鉛垂線標(biāo)志點(diǎn)在火炮坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值

        圖6 鉛垂線空間擬合圖

        表2 測(cè)量結(jié)果

        從表2可以看出,火炮的質(zhì)心高度坐標(biāo)誤差在13 mm左右,誤差的主要來源如下:

        1) 由于吊鉤、吊具本身的質(zhì)量引起的誤差?;鹋谄鸬鹾?,攝影測(cè)量方法所求出的質(zhì)心高度是起吊物包括高炮、吊鉤、吊具的整體質(zhì)心高度,在今后的試驗(yàn)中加以研究。

        2) 鉛垂線上測(cè)量標(biāo)志引起的測(cè)量誤差。鉛垂線直徑為20 mm,測(cè)量標(biāo)志是粘貼在鉛垂線表面上的,擬合直線與鉛垂線的中心線有一定的誤差,也需在今后的試驗(yàn)中加以研究。

        3) 相機(jī)采樣誤差。該誤差在毫米級(jí)以內(nèi),可忽略不計(jì)。

        4) 外界環(huán)境對(duì)目標(biāo)和鉛垂線特征點(diǎn)的擾動(dòng)所造成的誤差。

        以上試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了本研究中方法的合理性和算法的有效性,為火炮的側(cè)翻角和射擊極限穩(wěn)定角的計(jì)算保證了精度要求。

        5 結(jié)論

        提出了基于數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量技術(shù)的火炮質(zhì)心高度測(cè)量方法。該方法根據(jù)懸掛法原理,結(jié)合數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量技術(shù),在不同的懸吊角度吊起火炮進(jìn)行火炮質(zhì)心高度測(cè)量。

        1) 懸掛法需要的設(shè)備較少,不需要質(zhì)心測(cè)量平臺(tái)、地中衡等專用測(cè)量設(shè)備,但是難以測(cè)量懸掛后的火炮尺寸。數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量技術(shù)可通過對(duì)獲取的被測(cè)目標(biāo)圖像進(jìn)行處理后得到精確的空間三維坐標(biāo),并利用空間三維坐標(biāo)解算質(zhì)心高度,不需要人為地測(cè)量尺寸。因此文中方法能夠很好地解決以往質(zhì)心高度測(cè)量中測(cè)量設(shè)備及測(cè)量參數(shù)過多的問題,對(duì)配有起吊裝置的火炮及裝備較為合適。

        2) 文中方法與傳統(tǒng)方法對(duì)比,在自動(dòng)化程度上明顯占優(yōu)。與平臺(tái)支反力法進(jìn)行比較,通過誤差分析,驗(yàn)證了本文方法的合理性和可行性,滿足測(cè)量精度要求,是質(zhì)心高度測(cè)量方法有意義的探索,有著較高的實(shí)用價(jià)值。

        3) 文中方法還存在吊鉤、吊具本身的質(zhì)量和鉛垂線上測(cè)量標(biāo)志等引起的測(cè)量誤差,在后續(xù)過程需要不斷研究、優(yōu)化和改進(jìn)。

        猜你喜歡
        測(cè)量
        測(cè)量重量,測(cè)量長(zhǎng)度……
        把握四個(gè)“三” 測(cè)量變簡(jiǎn)單
        滑動(dòng)摩擦力的測(cè)量和計(jì)算
        滑動(dòng)摩擦力的測(cè)量與計(jì)算
        測(cè)量的樂趣
        二十四節(jié)氣簡(jiǎn)易測(cè)量
        日出日落的觀察與測(cè)量
        滑動(dòng)摩擦力的測(cè)量與計(jì)算
        測(cè)量
        測(cè)量水的多少……
        女人被狂躁c到高潮| 亚洲天堂免费一二三四区| 日本一道本加勒比东京热| 亚洲精品人成中文毛片| 风韵多水的老熟妇| 一级片久久| 亚洲一区二区三区综合网| 一区二区视频在线观看地址| 久久精品国产精油按摩| 精品人妻伦九区久久AAA片69| 91九色免费视频网站| 漂亮人妻被中出中文字幕久久| 欧美在线综合| 国产一级r片内射视频播放| 国产三a级三级日产三级野外| 午夜性无码专区| 欧美二区视频| 男女后入式在线观看视频| 亚洲av丰满熟妇在线播放| 曰批免费视频播放免费直播| 欧美日韩国产亚洲一区二区三区| 色哟哟精品中文字幕乱码| 免费的日本一区二区三区视频| 久久精品人人做人人综合| 欧美精品一区二区精品久久| 一道本加勒比在线观看| 国产va免费精品观看精品| 亚洲a∨无码一区二区| 中文字幕一区二区网站| 国产一区二区长腿丝袜高跟鞋| 日韩欧美亚洲综合久久影院ds| 另类欧美亚洲| 成人性生交大片免费看i| 欧美肥妇毛多水多bbxx水蜜桃| 疯狂做受xxxx高潮欧美日本| 欧美亚洲尤物久久综合精品| 乳乱中文字幕熟女熟妇 | 性一交一乱一伧国产女士spa | 久久亚洲中文字幕精品二区| 精品免费久久久久久久| 91呻吟丰满娇喘国产区|