一种航天电连接器分离图像截取方法技术

本发明专利技术公开了一种航天电连接器分离图像截取方法，包括以下步骤：一、通过外部同步信号源发送脉冲触发信号给拉力传感器和图像采集卡，进行拉力值和图像的同步采集，并分别存储在计算机和摄像机缓存中；二、设置每0.5ms采集一次拉力，摄像机拍摄一幅图像，建立对应关系；三、采用中值滤波方法，使得拉力的变化呈现为一条随时间变化的连续平滑曲线；四、取前后两个拉力进行求导运算；五、当第一次出现<0时，记录时刻t，从摄像机缓存中提取t时刻前n张图片和t时刻后n1张图片，分离过程图像包含在这些图片中；六、对于这些图片，利用差分法再进行图像处理，得到所需要的分离过程图像。

【技术实现步骤摘要】

本方法应用于在高速运动环境下有效提取航天电连接器分离过程图像，所属
是高速运动环境下的图像处理。
技术介绍
航天电连接器广泛应用于火箭、导弹等需要分离的场合，它是进行电气连接和信号传递的端口，是构成一个完整系统所必须的基础元件，其分离性能对整个系统的正常运行至关重要。然而国内在航天电连接器上的研究起步较晚，且多数研究侧重在针对其连接可靠性等方面，并没有对其分离特性作深入的研究，尚没有标准的分离性能测试设备，只能进行小型、非自动、功能单一的测试（如简单的测分离拉力），无法满足现阶段的测试要求。航天电连接器有两种分离方式：机械分离和电磁分离。在电磁分离失效的情况下，采用机械分离方式，以确保电连接器能够成功分离。电磁分离需要给电连接器提供电压信号触发其分离，机械分离需要施加一定的拉力。航天电连接器的分离是高速进行的，其分离时间仅只有几毫秒（根据后期测试数据推算一般是3.5~4.5ms）。在一定范围内，分离拉力随时间的增加而增大，超过峰值，分离拉力随时间的增加而减小。为了有效检测记录航天电连接器分离过程产生的数据，包括分离拉力、分离时间、分离速度等参数，以及抓拍的分离过程图像，开发了一种电连接器分离性能测试设备。所使用高速摄像机的帧率为2000帧/秒。在2000帧图像中大约有10帧是电连接器分离过程图像，其余帧数均为未分离的静止图像和分离后的无用图像。一般高速摄像机的帧率较高，在触发拍照的时候，会采集到大量的图像，而所需要检测的目标区域被拍摄下来的图像可能就那么几幅，有效截取这几幅图像就很有必要。如图1所示，现有的技术一般是利用图像差分法，即连续采集图像，然后将前后两幅图像对应的图像矩阵中对应像素的灰度值相减，得到的差作为结果图像，把得到的差求和，若求和超过了预先设置的阈值，说明采集的图像是有变化的，则进行截取，即为目标区域图像。若图像的分辨率较高，图像矩阵中对应像素的灰度值相减运算次数会较多，使得运算量大，在线检测耗时。比如，选取分辨率大小是2320×150，项目类型是bmp格式的下面两幅电连接器分离过程图像。通过MATLAB编程进行实际差分运算，可得到平均时间t11=0.007040s；若需要处理2000幅图像，则图像两两进行差分运算总时间为：T1=0.007040s×（2000-1）=14.0730s；可以看出该方法检测耗时大，无法用于在线实时检测。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本专利技术的目的是在航天电连接器分离性能测试设备上从高速相机抓拍的大量图像中结合拉力检测与图像检测有效截取航天电连接器的分离过程图像。其具体技术方案如下：一种航天电连接器分离图像截取方法，包括以下步骤：一、通过外部同步信号源发送脉冲触发信号给拉力传感器和图像采集卡，进行拉力值和图像的同步采集，并分别存储在计算机和摄像机缓存中；二、设置每0.5ms采集一次拉力，摄像机拍摄一幅图像，建立对应关系；三、采用中值滤波方法，使得拉力的变化呈现为一条随时间变化的连续平滑曲线；四、取前后两个拉力进行求导运算；五、当第一次出现<0时，记录时刻t，从摄像机缓存中提取t时刻前n张图片和t时刻后n1张图片，分离过程图像包含在这些图片中；六、对于这些图片，利用差分法再进行图像处理，得到所需要的分离过程图像。进一步的，步骤二中，每0.5ms采集一次拉力。进一步的，步骤四中，求导运算为：已知t=t2-t1（t2、t1分别为前后两次的采集时刻），y=y2-y1（y2、y1分别为前后两次采集的拉力值），==y/t。进一步的，步骤五中，n=5，n1=15。本专利技术的航天电连接器分离图像截取方法的有益效果如下：一、从大量图像中截取目标图像的方法思路具有创造性；二、在高速摄像环境下进行，体现技术的先进性；三、对力做相减求导运算，减少了运算量和在线检测耗时时间；四、减少了硬盘的存储容量，能够提高效率，进而提高经济效益。附图说明图1是电连接器分离前后图像变化示意图；图2是电连接器分离过程拉力值图；图3是本专利技术的航天电连接器分离图像截取方法的流程图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步说明。如图2所示，为了能有效测试电连接器的分离性能，需给电连接器施加外部拉力，该拉力值通过拉力传感器获得。鉴于拉力传感器在采集拉力的时候易受到外部干扰，通过采用滤波方法，使得拉力的变化是一条随时间变化的连续平滑曲线，当拉力达到峰值，即拐点的时候，航天电连接器开始分离。由此可知，可采用拉力值的变化来初步判断航天电连接器的分离时刻。本专利技术通过外部同步信号源发送脉冲触发信号给拉力传感器和图像采集卡，进行拉力值和图像的同步采集。同步信号源每发送一个脉冲信号给拉力值采集卡和图像采集卡，则对应采集一个力值和一幅图像，并分别存储在计算机和摄像机缓存中。由于摄像机的帧频是2000帧，因此设置每0.5ms采集一次拉力，摄像机拍摄一幅图像，并将图像数据记录在摄像机缓存中。从第二次采集拉力值后，每采集一次值，先进行中值滤波处理，然后对前后两个拉力进行求导运算。已知t=t2-t1（t2、t1分别为前后两次的采集时刻），y=y2-y1（y2、y1分别为前后两次采集的拉力值），==y/t，在出现第一次<0时，记录时刻t。从摄像机缓存中提取t时刻前5张图片和t时刻后15张图片，则我们所需要的分离过程图像包含在这20张图片中。对于这20张图片，利用差分法再进行图像处理，则可得到所需要的分离过程图像。采用本方法对拉力做相减求导运算，利用第一次求导小于0的条件，找到分离的大概时间点，然后从2000张图片中抽取20张图片进行图像算法处理，从而有效截取了电连接器分离过程图像，减少了数据运算量和在线检测耗时时间。对拉力值进行一次求导的时间平均值为t22=0.000001s，则需要处理2000个拉力值的总时间为：T21=0.000001s×（2000-1）=0.001999s；对于20张图片，图片处理时间为：T22=0.007040s×（20-1）=0.13376s；则总的处理时间为T2=T21+T22=0.1358s，由此推断得T1>>T2。可以看出该方法减少了数据运算量和运算时间，有利于在线检测的实施。如图3所示，本专利技术的结合拉力检测与图像检测的航天电连接器分离图像截取方法，包括以下步骤：一、通过外部同步信号源发送脉冲触发信号给拉力传感器和图像采集卡，进行拉力值和图像的同步采集，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种航天电连接器分离图像截取方法，包括以下步骤：一、通过外部同步信号源发送脉冲触发信号给拉力传感器和图像采集卡，进行拉力值和图像的同步采集，并分别存储在计算机和摄像机缓存中；二、设置每0.5ms采集一次拉力，摄像机拍摄一幅图像，建立对应关系；三、采用中值滤波方法，使得拉力的变化呈现为一条随时间变化的连续平滑曲线；四、取前后两个拉力进行求导运算；五、当第一次出现<0时，记录时刻t，从摄像机缓存中提取t时刻前n张图片和t时刻后n1张图片，分离过程图像包含在这些图片中；六、对于这些图片，利用差分法再进行图像处理，得到所需要的分离过程图像。

【技术特征摘要】
1.一种航天电连接器分离图像截取方法，包括以下步骤：
一、通过外部同步信号源发送脉冲触发信号给拉力传感器和图像采集卡，进行拉力值
和图像的同步采集，并分别存储在计算机和摄像机缓存中；
二、设置每0.5ms采集一次拉力，摄像机拍摄一幅图像，建立对应关系；
三、采用中值滤波方法，使得拉力的变化呈现为一条随时间变化的连续平滑曲线；
四、取前后两个拉力进行求导运算；
五、当第一次出现<0时，记录时刻t，从摄像机缓存中提取t时刻前n张图片和t时刻
后n1张图片，分离过程图像包含在这些图片中；

【专利技术属性】
技术研发人员：洪涛，赵佃云，
申请(专利权)人：中国计量学院，
类型：发明
国别省市：浙江;33