一种基于高速摄影法的弹丸膛口姿态测试方法

本发明属于弹丸膛口运动姿态测试领域，特别是一种基于高速摄影法的弹丸膛口姿态测试方法。

背景技术：

1、弹丸姿态作为评定武器性能的重要参数，对武器的性能分析具有重要的作用。弹丸在发射后出膛口瞬间飞行速度较高，并同时伴有火药颗粒及膛口焰等现象，为弹丸出膛后姿态的拍摄与测定带来了困难。

2、国内外多采用高速相机结合激光光源、ccd扫描技术等对弹丸进行拍摄，然而这些传统方法受光照条件、扫描速度等限制，拍摄的照片不能清晰地观测到弹丸高速飞行下的运动姿态。目前实验多采用单台高速相机进行拍摄，而这并不足以观测到弹丸的三维运动姿态。

3、当前弹丸的姿态测量方式多采用传感器接触测量，即将相应的传感器固定在弹丸上，通过传感器内部陀螺仪的测量参数来解算得到弹丸的姿态角。但传感器容易受高温等极端现象影响而损坏，并且在弹丸上安装传感器还会改变弹丸的弹道特性。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于高速摄影法的弹丸膛口姿态测试方法，以实现弹丸出膛后运动姿态的观测及其姿态角的测量。

2、实现本发明目的的技术解决方案为：

3、一种基于高速摄影法的弹丸膛口姿态测试方法，包括：

4、(1)摄影拍摄系统的搭建：摄影拍摄系统包括用于发射弹丸的枪管，两台用于采集弹丸图像的相机，与pc端连接的并用于同步触发两台相机的转发器；采用两台相机垂直布设的方式拍摄弹丸姿态，两台相机的镜头轴线分别与水平面和铅垂面垂直；且两条镜头轴线所形成的平面与枪管的轴线垂直；

5、(2)图像处理：对得到的图像进行读取和处理，以获取比原始图像清晰的弹丸运动姿态图像并得到图像的灰度值；

6、(3)提取弹丸轴线端点的像素点坐标，在铅垂面上拍摄的照片中标记出弹丸中轴线的首、尾像素点坐标，二者水平坐标像素点数差值为δx1，垂直坐标像素点数差值为δy1，按照计算公式α＝tan-1(δy1/δx1)可得到弹丸的俯仰角大小；在水平面上拍摄的照片中标记出弹丸中轴线的首、尾像素点坐标，二者水平坐标像素点数差值为δx2，垂直坐标像素点数差值为δy2，按照计算公式β＝tan-1(δy2/δx2)可得到弹丸的侧偏角大小。

7、本发明与现有技术相比，具有以下优点：

8、(1)在拍摄方面，采用两台高速相机垂直布设与hub同步触发相结合的方式，在短时间内能捕捉到弹丸在多个时刻的运动姿态，同时能在同一时刻获得弹丸的各个姿态角，使姿态观测过程更加直观、便捷；

9、(2)在姿态测量方面，采用非接触式的弹丸姿态测量方法，能在保证精度的同时有效降低成本、提高实用性，且适用于各种尺寸的弹丸。

技术特征：

1.一种基于高速摄影法的弹丸膛口姿态测试方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的基于高速摄影法的弹丸膛口姿态测试方法，其特征在于，在相机镜头与被拍摄弹丸连线的延长线方向分别布置两台led直流光源，光照方向正对相机镜头；在两台光源与被拍摄弹丸之间分别平铺放置两块柔光布以均匀光线。

3.根据权利要求1所述的基于高速摄影法的弹丸膛口姿态测试方法，其特征在于，采用hub箱作为转发器连接两台相机以实现同步触发。

4.根据权利要求1所述的基于高速摄影法的弹丸膛口姿态测试方法，其特征在于，两台相机拍摄参数统一设置，帧率为100000，分辨率为1280×448。

5.根据权利要求1所述的基于高速摄影法的弹丸膛口姿态测试方法，其特征在于，图像处理包括图像变换和图像增强。

6.根据权利要求1所述的基于高速摄影法的弹丸膛口姿态测试方法，其特征在于，相机所采集的弹丸姿态是256级的bmp格式的灰度图像。

技术总结
本发明的一种基于高速摄影法的弹丸膛口姿态测试方法，包括：摄影拍摄系统的搭建：采用两台相机垂直布设的方式拍摄弹丸姿态，两台相机的镜头轴线分别与水平面和铅垂面垂直；且两条镜头轴线所形成的平面与枪管的轴线垂直；对得到的图像进行读取和处理，以获取比原始图像清晰的弹丸运动姿态图像并得到图像的灰度值；提取弹丸轴线端点的像素点坐标，在铅垂面和上水平面拍摄的照片中标记出弹丸中轴线的首、尾像素点坐标，通过像素点差值计算得到弹丸的俯仰角和侧偏角大小。本发明能在同一时刻较清晰地获得弹丸的姿态角，具有直观便捷、成本低、实用性强的优点。

技术研发人员：宋杰,徐佳仪,吴志林
受保护的技术使用者：南京理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/11/11