本發明(ming)屬于(yu)彈藥(yao)測試(shi)，具體涉及一(yi)種基于(yu)高速攝像(xiang)軟件界面直接測量(liang)彈丸實時攻(gong)角的方法。

背景技術：

1、隨著(zhu)數字成像技術的(de)發展(zhan)，采用cmos傳感器設計的(de)高速攝(she)像機甚至(zhi)是超高速攝(she)像機越(yue)來越(yue)多(duo)應用在常規武(wu)器試驗中，高速攝(she)像機也逐漸在武(wu)器研制中起著(zhu)至(zhi)關(guan)重要的(de)作用。

2、相對于光機式(shi)狹縫攝(she)影系統(tong)，高速攝(she)像機可以捕捉到一(yi)段時間、一(yi)段距離內連(lian)續的(de)彈丸飛行(xing)圖像，更有利于觀測彈丸飛行(xing)姿態的(de)變化(hua)過程，并提(ti)供飛行(xing)時間等數據，從而(er)幫助科研人(ren)員更好(hao)地理解和分析武器系統(tong)的(de)性能(neng)。具體(ti)應用包括：

3、彈道學研(yan)究(jiu)。高速攝(she)像機可以用來觀測子(zi)彈、導彈等發(fa)射過程中的動(dong)態變(bian)化，幫(bang)助研(yan)究(jiu)彈道學相關問題(ti)，如(ru)飛(fei)行軌跡、穩定性等。

4、武(wu)器毀傷(shang)效(xiao)果(guo)(guo)評(ping)估(gu)。通過高速(su)攝像(xiang)機可以實時(shi)觀測武(wu)器擊中目(mu)標后(hou)的(de)毀傷(shang)效(xiao)果(guo)(guo)，包括穿甲效(xiao)果(guo)(guo)、爆炸效(xiao)果(guo)(guo)等，有(you)助(zhu)于評(ping)估(gu)武(wu)器的(de)殺傷(shang)力和(he)有(you)效(xiao)性。

5、火藥燃燒(shao)分析。對(dui)于(yu)火炮、火箭等武器系(xi)統，高速攝像機可以用來(lai)觀測火藥燃燒(shao)的(de)過程，幫助(zhu)改進火藥設(she)計和提高武器性(xing)能。

6、目標跟(gen)蹤(zong)與(yu)制導(dao)。在導(dao)彈、無人機等(deng)武(wu)器(qi)系統中，高(gao)速攝像(xiang)機可以用來實時跟(gen)蹤(zong)目標并進(jin)行制導(dao)，提(ti)高(gao)武(wu)器(qi)的(de)精準(zhun)度(du)和打擊效果(guo)。

7、高(gao)速(su)攝(she)像機在武(wu)(wu)器(qi)研制(zhi)中的(de)(de)(de)(de)應用(yong)涵蓋了從武(wu)(wu)器(qi)設計(ji)到(dao)性(xing)能評(ping)估的(de)(de)(de)(de)各個環節，對(dui)于(yu)提(ti)高(gao)武(wu)(wu)器(qi)系統的(de)(de)(de)(de)性(xing)能和效率具(ju)有重要(yao)意(yi)義(yi)。高(gao)速(su)攝(she)像機的(de)(de)(de)(de)主要(yao)作用(yong)是在極短時間內完(wan)成對(dui)高(gao)速(su)目標(biao)的(de)(de)(de)(de)快速(su)、多(duo)次(ci)采(cai)樣，再以(yi)常規速(su)度播放時，所記錄目標(biao)的(de)(de)(de)(de)變化、運動(dong)過(guo)程就可(ke)以(yi)清晰、緩(huan)慢(man)地呈現。在常規武(wu)(wu)器(qi)研制(zhi)中的(de)(de)(de)(de)主要(yao)應用(yong)是拍攝(she)彈(dan)丸飛(fei)行(xing)過(guo)程中的(de)(de)(de)(de)姿態(tai)，用(yong)以(yi)對(dui)彈(dan)丸飛(fei)行(xing)過(guo)程的(de)(de)(de)(de)定性(xing)評(ping)估，缺少對(dui)某些特定參數的(de)(de)(de)(de)定量分析。

8、但(dan)目(mu)前(qian)，缺少即(ji)時(shi)測量高(gao)速錄(lu)像拍攝的錄(lu)像時(shi)間范圍內彈丸實(shi)時(shi)攻角值的方(fang)法，亟待補(bu)充開發。

技術實現思路

1、本發明的(de)(de)目的(de)(de)在(zai)于，提供一種方法(fa)，對(dui)高速(su)(su)攝(she)像(xiang)軟件拍(pai)攝(she)到的(de)(de)彈(dan)(dan)丸(wan)飛行姿(zi)態(攻(gong)(gong)角)進行定量(liang)(liang)(liang)測量(liang)(liang)(liang)，配合對(dui)攝(she)像(xiang)機調整的(de)(de)方法(fa)，得到準確測量(liang)(liang)(liang)數據。以解決目前缺少即時測量(liang)(liang)(liang)高速(su)(su)錄像(xiang)拍(pai)攝(she)的(de)(de)錄像(xiang)時間(jian)范圍(wei)內彈(dan)(dan)丸(wan)實時攻(gong)(gong)角值(zhi)的(de)(de)方法(fa)的(de)(de)問題。

2、本發明采用的技術(shu)方案(an)如下：

3、第一(yi)方面，本發明提(ti)供一(yi)種直接(jie)測量高速(su)攝(she)(she)(she)(she)像(xiang)拍攝(she)(she)(she)(she)的彈丸實(shi)時攻角值的方法，利用一(yi)種高速(su)攝(she)(she)(she)(she)像(xiang)軟件(jian)，所述高速(su)攝(she)(she)(she)(she)像(xiang)軟件(jian)將高速(su)攝(she)(she)(she)(she)像(xiang)實(shi)時拍攝(she)(she)(she)(she)的畫面傳輸至軟件(jian)處理界(jie)面，具體包括(kuo)以下(xia)步驟(zou)：

4、所述方法(fa)具體包括(kuo)以(yi)下步驟：

5、s1：在軟件(jian)處理界面繪(hui)制(zhi)水平(ping)基準線；

6、s2：利用實物塔尺確(que)定(ding)實際彈道線；

7、彈丸(wan)發射(she)裝(zhuang)置(zhi)(zhi)狀(zhuang)(zhuang)態固定后(hou)，先利用彈丸(wan)發射(she)裝(zhuang)置(zhi)(zhi)的瞄(miao)鏡確定實際彈道線(xian)，并以(yi)實物(wu)(wu)標(biao)(biao)注：在高(gao)速攝像軟件的視場范圍內，設置(zhi)(zhi)兩個(ge)與地面垂直(zhi)(zhi)且距離彈丸(wan)發射(she)裝(zhuang)置(zhi)(zhi)距離不同的桿(gan)(gan)狀(zhuang)(zhuang)標(biao)(biao)志(zhi)(zhi)物(wu)(wu)，通過水平(ping)位置(zhi)(zhi)調整使得(de)兩個(ge)桿(gan)(gan)狀(zhuang)(zhuang)標(biao)(biao)志(zhi)(zhi)物(wu)(wu)從瞄(miao)鏡觀察(cha)時與瞄(miao)鏡的垂直(zhi)(zhi)y軸方(fang)向重合(he)(he)，再在兩個(ge)桿(gan)(gan)狀(zhuang)(zhuang)標(biao)(biao)志(zhi)(zhi)物(wu)(wu)的垂直(zhi)(zhi)方(fang)向上分別標(biao)(biao)注一點(dian)(dian)，使兩個(ge)桿(gan)(gan)狀(zhuang)(zhuang)標(biao)(biao)志(zhi)(zhi)物(wu)(wu)的標(biao)(biao)注點(dian)(dian)均與瞄(miao)鏡零點(dian)(dian)重合(he)(he)，確定實際彈道線(xian)；

8、s3：調整高速攝(she)像機架設(she)參數，在軟件(jian)中確定(ding)水平基準線(xian)與彈道線(xian)重合；

9、s3-1:調整高速(su)攝(she)像機，使(shi)得步(bu)驟(zou)s2實物標注(zhu)的實際彈道線完(wan)全出(chu)現在高速(su)攝(she)像軟件的視(shi)場(chang)范圍內；

10、s3-2：以(yi)高速(su)攝像(xiang)機鏡頭軸(zhou)(zhou)(zhou)向為轉動(dong)軸(zhou)(zhou)(zhou)，調整高速(su)攝像(xiang)機沿鏡頭軸(zhou)(zhou)(zhou)向左右偏轉角度，使(shi)得步驟s1軟件(jian)中的(de)水(shui)平基(ji)準(zhun)線與實(shi)物標注的(de)實(shi)際彈道線重合；

11、s3-3：利用(yong)水平儀調整高速攝(she)像機(ji)俯仰方向至水平；

12、s3-4：調整(zheng)高(gao)速攝像機整(zheng)體機位的高(gao)低，重復s3-2步驟，使(shi)得在(zai)保持水(shui)平狀(zhuang)態下，軟件(jian)(jian)中(zhong)生成的水(shui)平基準線(xian)與(yu)高(gao)速攝像軟件(jian)(jian)視場中(zhong)看到的實際(ji)彈道線(xian)再次(ci)重合；

13、通過這種方法調整高速(su)攝(she)像(xiang)機(ji)架(jia)設參(can)數可最(zui)大限(xian)度(du)減少高速(su)攝(she)像(xiang)機(ji)架(jia)設位置與實際(ji)彈(dan)(dan)道(dao)線(xian)高低落差(cha)造(zao)成(cheng)的角度(du)失(shi)真，使得實際(ji)操(cao)作(zuo)中高速(su)攝(she)像(xiang)機(ji)與彈(dan)(dan)道(dao)線(xian)保持在(zai)同一水平面，且拍攝(she)方向與彈(dan)(dan)道(dao)線(xian)平行；

14、s4：確定軟(ruan)件處理界面內的彈(dan)丸射向(xiang)；若未選擇則報錯返回步驟s1；

15、s5：定格攝(she)像畫(hua)面(mian)，對定格畫(hua)面(mian)時刻的(de)(de)彈(dan)(dan)(dan)丸(wan)姿態(tai)描點(dian)(dian)；所述姿態(tai)描點(dian)(dian)的(de)(de)具體方式為：標(biao)注彈(dan)(dan)(dan)丸(wan)的(de)(de)首、尾兩(liang)(liang)端(duan)端(duan)點(dian)(dian)，使(shi)兩(liang)(liang)點(dian)(dian)連線(xian)與彈(dan)(dan)(dan)丸(wan)彈(dan)(dan)(dan)軸重合，同時記錄兩(liang)(liang)點(dian)(dian)坐(zuo)標(biao)p1(x1,y1)、p2(x2,y2)；

16、s6：通過兩點坐標p1(x1,y1)、p2(x2,y2)，通過反正切函數atn計(ji)算該時刻彈丸(wan)攻(gong)角(jiao)；所述攻(gong)角(jiao)計(ji)算公式如下(xia)所示：

17、

18、優(you)選地(di)，所(suo)述(shu)步驟s1中，以(yi)像素控制生成一條水平的(de)彈道基準線。

19、優選(xuan)地，所述(shu)步驟s1中，生成(cheng)彈道(dao)基準線時(shi)軟件界(jie)面變(bian)為半透明。

20、優選地(di)，所述(shu)步驟s2中，所述(shu)桿狀標志物為塔尺。

21、進一步地，通過在塔尺(chi)上(shang)以記(ji)號筆標注確定標記(ji)點。

22、優(you)選地，所述(shu)步驟s3-2中，通過在高速攝像機機身上沿鏡頭軸(zhou)向固定(ding)條水平儀，調整高速攝像機俯(fu)仰(yang)方向。

23、優選地，所(suo)述步(bu)驟s4中，通過在軟件(jian)界面(mian)標(biao)點形成表征彈丸姿態(tai)的直線(xian)，具體(ti)包括以下步(bu)驟：

24、選(xuan)定彈(dan)丸(wan)(wan)(wan)頭(tou)部形狀(zhuang)中(zhong)(zhong)(zhong)點(dian)(dian)(dian)，形成一條(tiao)以彈(dan)丸(wan)(wan)(wan)頭(tou)部選(xuan)中(zhong)(zhong)(zhong)點(dian)(dian)(dian)為端(duan)點(dian)(dian)(dian)的一條(tiao)直(zhi)線(xian)(xian)(xian)；將所(suo)形成的直(zhi)線(xian)(xian)(xian)另一端(duan)拖動至彈(dan)丸(wan)(wan)(wan)尾(wei)(wei)部，選(xuan)定彈(dan)丸(wan)(wan)(wan)尾(wei)(wei)部中(zhong)(zhong)(zhong)點(dian)(dian)(dian)；通(tong)過確定兩(liang)點(dian)(dian)(dian)得(de)到直(zhi)線(xian)(xian)(xian)，此時所(suo)述直(zhi)線(xian)(xian)(xian)的兩(liang)個確定點(dian)(dian)(dian)分別彈(dan)丸(wan)(wan)(wan)頭(tou)部中(zhong)(zhong)(zhong)點(dian)(dian)(dian)與(yu)尾(wei)(wei)部中(zhong)(zhong)(zhong)點(dian)(dian)(dian)，使得(de)所(suo)述直(zhi)線(xian)(xian)(xian)與(yu)彈(dan)丸(wan)(wan)(wan)軸線(xian)(xian)(xian)重合(he)，表征彈(dan)丸(wan)(wan)(wan)飛行姿態。

25、優選地(di)，所(suo)述高速攝像軟件基于vb開發。

26、第二方面(mian)，本發明(ming)提供一種用于(yu)測量彈丸實(shi)時攻角的(de)(de)系統，所述(shu)系統基于(yu)高速攝(she)像機(ji)于(yu)連接至計(ji)(ji)算機(ji)的(de)(de)實(shi)時監測軟件；所述(shu)系統包括標記(ji)(ji)(ji)板塊(kuai)和計(ji)(ji)算板塊(kuai)；所述(shu)標記(ji)(ji)(ji)板塊(kuai)提供點、線(xian)標記(ji)(ji)(ji)對實(shi)時監測軟件定格的(de)(de)畫(hua)面(mian)進(jin)行標記(ji)(ji)(ji)；所述(shu)計(ji)(ji)算板塊(kuai)對點、線(xian)標記(ji)(ji)(ji)后(hou)的(de)(de)標記(ji)(ji)(ji)進(jin)行角度計(ji)(ji)算。

27、優選地，所述計算板塊內置三角函(han)數和(he)角度計算函(han)數。

28、本發明取得的(de)有益效果(guo)：

29、本(ben)發明提供(gong)了一種基于高(gao)(gao)速攝像(xiang)(xiang)軟件(jian)界面直接測量(liang)彈(dan)丸(wan)(wan)實時攻角(jiao)的方法(fa)，該(gai)方法(fa)以高(gao)(gao)速攝像(xiang)(xiang)軟件(jian)界面為工具(ju)背板(ban)，利(li)用(yong)軟件(jian)的半透明特(te)性，首先通(tong)過(guo)彈(dan)道基準線確定高(gao)(gao)速攝像(xiang)(xiang)機鏡頭的拍攝方向(xiang)，進而通(tong)過(guo)標(biao)注(zhu)彈(dan)體彈(dan)軸兩端(duan)端(duan)點并記錄兩點坐標(biao)值，通(tong)過(guo)坐標(biao)值計(ji)算，利(li)用(yong)反(fan)正切函數得到即時彈(dan)丸(wan)(wan)攻角(jiao)值。通(tong)過(guo)軟件(jian)標(biao)點確定彈(dan)丸(wan)(wan)姿態，利(li)用(yong)標(biao)點坐標(biao)計(ji)算能夠實時得出(chu)彈(dan)丸(wan)(wan)實時攻角(jiao)值。

技術特征：

1.一(yi)種(zhong)基(ji)于(yu)高(gao)速(su)攝像(xiang)軟件(jian)界(jie)面(mian)直接測量(liang)彈丸(wan)實(shi)時攻角的方法(fa)，其(qi)特征(zheng)在于(yu)，利用一(yi)種(zhong)高(gao)速(su)攝像(xiang)軟件(jian)，所述(shu)高(gao)速(su)攝像(xiang)軟件(jian)將(jiang)高(gao)速(su)攝像(xiang)實(shi)時拍攝的畫面(mian)傳輸至軟件(jian)處理界(jie)面(mian)，具體(ti)包括以下步驟：

2.根據權利要求1所述(shu)的基于高速攝(she)像(xiang)軟件界面直接(jie)測量彈(dan)(dan)丸實時攻角的方法(fa)，其特征在于，所述(shu)步驟s1中，以像(xiang)素控(kong)制生成一條水平的彈(dan)(dan)道基準線(xian)。

3.根據權(quan)利要求1所(suo)述基(ji)于高速攝像軟件界面直接測量彈(dan)丸實(shi)時攻角的(de)方法，其特征在于，所(suo)述步驟s1中(zhong)，生(sheng)成彈(dan)道基(ji)準線時軟件界面變為半透明。

4.根據權利要求(qiu)1所述基(ji)于(yu)高(gao)速攝(she)像軟件界面(mian)直接測量彈丸實時攻角的方法，其特(te)征在(zai)于(yu)，所述步驟s2中，所述桿狀標志物(wu)為(wei)塔尺。

5.根(gen)據權(quan)利要求(qiu)4所述基于高(gao)速攝像軟件界面直(zhi)接測量彈丸(wan)實時攻角的方法，其(qi)特征在于，通過在塔尺上(shang)以記(ji)號筆標(biao)注(zhu)確定標(biao)記(ji)點(dian)。

6.根(gen)據權利要求1所(suo)述基于(yu)高速攝像(xiang)軟(ruan)件界面(mian)直(zhi)接測(ce)量彈(dan)丸實時(shi)攻(gong)角的(de)方法，其特征(zheng)在(zai)于(yu)，所(suo)述步驟s3-2中，通過在(zai)高速攝像(xiang)機(ji)機(ji)身(shen)上沿鏡頭軸向固定條水平儀，調整高速攝像(xiang)機(ji)俯仰方向。

7.根據權利要求1所述基于高速(su)攝像軟件界面直接測(ce)量彈丸(wan)實(shi)時攻角的方法，其特征(zheng)在(zai)于，所述步(bu)驟s4中，通(tong)過在(zai)軟件界面標點形成表征(zheng)彈丸(wan)姿態的直線，具(ju)體包括以下(xia)步(bu)驟：

8.根據權利要求1所(suo)述(shu)(shu)基于高速(su)攝像軟件界面直接測量彈丸實時攻角的方法，其特征在于，所(suo)述(shu)(shu)高速(su)攝像軟件基于vb開發。

9.一種用于測量彈(dan)丸實時攻(gong)角的系統，其特征在于，所述系統基于高(gao)速攝像(xiang)機于連(lian)接至計算(suan)機的實時監測軟件(jian)；所述系統包括標(biao)記(ji)板(ban)塊(kuai)(kuai)和計算(suan)板(ban)塊(kuai)(kuai)；所述標(biao)記(ji)板(ban)塊(kuai)(kuai)提供點、線(xian)標(biao)記(ji)對(dui)實時監測軟件(jian)定格的畫(hua)面進行(xing)標(biao)記(ji)；所述計算(suan)板(ban)塊(kuai)(kuai)對(dui)點、線(xian)標(biao)記(ji)后的標(biao)記(ji)進行(xing)角度計算(suan)。

10.根(gen)據權利要求(qiu)9所述的(de)用于(yu)測量彈丸實時攻(gong)角的(de)系(xi)統(tong)，其特征在于(yu)，所述計算板(ban)塊內置(zhi)三角函(han)數和角度計算函(han)數。

技術總結
本發明屬于彈藥測試技術領域，具體涉及一種基于高速攝像軟件界面直接測量彈丸實時攻角的方法。所述方法包括以下步驟，S1：在軟件處理界面繪制水平基準線；S2：利用實物塔尺確定實際彈道線；S3：調整高速攝像機架設參數，在軟件中確定水平基準線與彈道線重合；S4：確定軟件處理界面內的彈丸射向；若未選擇則報錯返回步驟S1；S5：定格攝像畫面，對定格畫面時刻的彈丸姿態描點；S6：通過兩點坐標P1(x1,y1)、P2(x2,y2)，通過反正切函數Atn計算該時刻彈丸攻角。所述方法利用標點坐標計算，能夠即時測量高速錄像拍攝的錄像時間范圍內彈丸實時攻角值。

技術研發人員：劉立,李朝,王琪
受保護的技術使用者：西北工業集團有限公司
技術研發日：
技術公布日：2024/8/1