一种活性毁伤元爆裂毁伤快速精确图像识别方法技术

本发明专利技术公开了一种活性毁伤元爆裂毁伤快速精确图像识别方法。本发明专利技术将标尺放置在后效靶上，首先基于图像处理技术识别测量标尺，获得图像像素与现实尺寸的比例尺关系；然后基于图像处理技术识别图像中的轮廓，并基于活性毁伤元爆裂产生的穿孔的特点，剔除非穿孔轮廓；最后利用穿孔轮廓面积及比例尺即可获得不规则形状的穿孔面积。本发明专利技术可对不规则形状穿孔轮廓的面积进行高效批量识别与计算，大幅提高了识别精度以及处理效率。与实际结果对比表明，相对误差在3％内，可短时高效、精确测量穿孔面积；且对仪器设备要求较低，具有可操作性强、方法简单、应用场景多样等特点，便于对活性毁伤元侵爆耦合毁伤模式进行毁伤评估。毁伤元侵爆耦合毁伤模式进行毁伤评估。毁伤元侵爆耦合毁伤模式进行毁伤评估。

【技术实现步骤摘要】
一种活性毁伤元爆裂毁伤快速精确图像识别方法


[0001]本专利技术涉及弹药毁伤及图像识别
，具体涉及一种活性毁伤元爆裂毁伤快速精确图像识别方法。

技术介绍

[0002]活性材料是近十年来快速发展的一种新型含能材料，是武器弹药与装备研究的热点之一，其兼具类金属材料的力学性能与含能材料的爆炸性能，具有独特的性能优势。杀爆战斗部是毁伤目标运用最为广泛的战斗部，其利用爆炸后产生的破片飞散对目标进行毁伤。活性材料通过冷压与高温烧结制备而成的活性破片毁伤元以一定的初速碰撞目标后，活性破片在强冲击作用下会发生爆燃反应，释放大量化学能，从而实现对目标的侵爆联合高效毁伤。由于活性破片毁伤元是通过动能与爆炸产生的化学能时序联合毁伤目标，其在后效靶上爆裂产生的穿孔往往数量较多且呈现不规则的形状，导致破片爆裂毁伤的面积难以测量计算，穿孔面积计算一旦误差较大，将极大影响毁伤的后效评估，因此精确识别计算活性破片作用靶板的穿孔面积对于毁伤评估具有重要意义。
[0003]在图像处理与模式识别中，面积特征是十分重要的一个特征，不规则形状面积的识别与测定在现代工业生产具有广泛的应用领域，例如叶面积作为农作物栽培育种中常用的指标，被用于评价农作物产量与品质；医学中患者受伤皮肤与鼓膜穿孔面积的计算反馈准确而快速，给医生带来方便。相比于前两者，由于活性破片对后效靶作用穿孔轮廓的数量与不规则程度大大增加，虽然随着计算机相关技术的不断发展，实现了对不规则穿孔图像面积的快速识别与计算，但都存在着对环境要求高、机动性差、步骤复杂以及识别效率不高的缺点。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术提供了一种活性毁伤元爆裂毁伤快速精确图像识别方法，通过图像处理技术，对图像中标尺进行识别和测定，对穿孔进行识别与检测，实现对后效靶爆裂穿孔面积的精确计算。
[0005]本专利技术的活性毁伤元爆裂毁伤快速精确图像识别方法，包括：
[0006]S1，将两个相互垂直的标尺放置在活性毁伤元毁伤后的后效靶上，爆裂产生的穿孔位于两个标尺的量程范围内，对后效靶进行成像；
[0007]S2，利用标尺刻度的颜色，对标尺进行识别，获得成像图片的像素比例尺；
[0008]S3，以成像图片中标尺量程范围内的区域作为工作区域，进行轮廓识别，并剔除轮廓内部的噪点以及狭长轮廓，获得穿孔轮廓；
[0009]S4，由穿孔轮廓内像素点数和S2确定的像素比例尺，获得穿孔面积。
[0010]较优的，所述S2具体包括：
[0011]S21，将S1获得的成像图片转到HSV空间，利用标尺刻度对应颜色的掩膜提取刻度所在区域，并利用设定的距离阈值对提取的区域进行合并，获得刻度区域；
[0012]S22，对所有刻度区域进行共线判断，获得两组标尺；
[0013]S23，针对各标尺，根据该标尺上相邻刻度区域间的像素长度与实际的标尺刻度间距，获得该标尺方向的像素比例尺。
[0014]较优的，所述S21中，首先对提取的区域进行面积判断，剔除面积小于或等于设定面积阈值的区域后，再进行合并。
[0015]较优的，利用OpenCV中轮廓提取函数findContours()直接提取面积大于设定面积阈值的区域。
[0016]较优的，所述S22中，选取任意三个刻度区域，计算其中任意一个刻度区域的中心点到另外两个刻度区域中心点连线的垂直距离，若垂直距离小于设定的共线误差阈值d2，则认为该三个刻度区域共线；遍历所有刻度区域，得到各刻度区域的标尺归属。
[0017]较优的，所述S23中，提取同一标尺上的任意三个刻度区域，计算该三个刻度区域的最长间距，判断所述最长间距是否在设定的标尺长度范围[d
min
,d
max
]内，若是，则该三个刻度区域为相邻的刻度区域，利用相邻的刻度区域间的像素长度和现实标尺刻度间实际长度，确定该标尺方向的像素比例尺。
[0018]较优的，所述S3具体包括：
[0019]S31，提取工作区域的RGB分量，找到工作区域中穿孔子区域与靶板子区域差别最大的分量，并放大所述差别最大的分量，减小其他两个分量；转化为灰度图；
[0020]S32，调整所述灰度图的亮度阈值，以穿孔轮廓最完整清晰时的亮度阈值为划分阈值，对所述灰度图进行二值分割，得到二值化图像；
[0021]S33，对二值化图像进行轮廓识别，并剔除轮廓内部的噪点以及狭长轮廓，获得穿孔轮廓。
[0022]较优的，所述S3中，对所有识别到的轮廓边界上的像素点数量进行判断，小于设定的轮廓周长阈值则认为是噪点，予以剔除；
[0023]计算识别到的轮廓的面积周长比，若小于设定的轮廓圆度阈值C
S
，则进一步判断是否是狭长轮廓，若是，则予以剔除。
[0024]较优的，狭长轮廓的判断方法如下：
[0025]针对识别到的轮廓A，以轮廓A上任一轮廓点a为起点，利用函数findContours()寻找同属于轮廓A的其他轮廓点，判断是否存在与轮廓点a序号之差大于参数d
L
的轮廓点存在，若存在则认为轮廓A为狭长轮廓。
[0026]较优的，所述S3还包括S30：
[0027]S30，对工作区域进行平滑滤波处理，去除图像噪声。
[0028]有益效果：
[0029](1)本专利技术将标尺放置在后效靶上，首先基于图像处理技术识别测量标尺，获得图像与现实尺寸的比例尺关系；然后基于图像处理技术识别图像中的轮廓，并基于活性毁伤元爆裂产生的穿孔的特点，剔除非穿孔轮廓；最后利用穿孔轮廓面积及比例尺即可获得不规则形状的穿孔面积。本专利技术可对不规则形状穿孔轮廓的面积进行高效批量识别与计算，大幅提高了识别精度以及处理效率。本专利技术方法对仪器设备要求较低，具有可操作性强、方法简单、应用场景多样等特点；对于活性破片毁伤穿孔图像识别效率高，测量计算穿孔面积准确率高，与实际结果对比表明，相对误差在3％内，可短时高效、精确测量穿孔面积，便于
对活性毁伤元侵爆耦合毁伤模式进行毁伤评估。
[0030](2)本专利技术利用标尺刻度的颜色，对标尺刻度区域进行识别，同时利用同一刻度区域距离相近、不同刻度的刻度区域距离较远，对识别的区域进行合并，提高了对标尺红色区域的识别成功率；利用同一标尺刻度的共线性，将所有刻度区域归拢至对应标尺，具有较好的可实施性以及较高的准确率；根据同一标尺相邻刻度区域间的像素长度和现实标尺相邻刻度的真实距离，即可得到像素比例尺，利用该比例尺，只需求取穿孔区域的像素数，即可获得实际穿孔面积，可有效解决战斗部靶场试验中后效靶上穿孔数量多、形状复杂、毁伤面积难以准确测量的问题，只需计算经过图像处理后穿孔轮廓内部的的的像素点数量，且计算量低，可实现快速准确计算。
[0031](3)提取刻度区域时，首先剔除面积过小的区域，避免环境土壤等具有与标尺刻度相似颜色造成的误差，提高刻度区域识别率。
[0032](4)利用设定的d
min
和d
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种活性毁伤元爆裂毁伤快速精确图像识别方法，其特征在于，包括：S1，将两个相互垂直的标尺放置在活性毁伤元毁伤后的后效靶上，爆裂产生的穿孔位于两个标尺的量程范围内，对后效靶进行成像；S2，利用标尺刻度的颜色，对标尺进行识别，获得成像图片的像素比例尺；S3，以成像图片中标尺量程范围内的区域作为工作区域，进行轮廓识别，并剔除轮廓内部的噪点以及狭长轮廓，获得穿孔轮廓；S4，由穿孔轮廓内像素点数和S2确定的像素比例尺，获得穿孔面积。2.如权利要求1所述的活性毁伤元爆裂毁伤快速精确图像识别方法，其特征在于，所述S2具体包括：S21，将S1获得的成像图片转到HSV空间，利用标尺刻度对应颜色的掩膜提取刻度所在区域，并利用设定的距离阈值对提取的区域进行合并，获得刻度区域；S22，对所有刻度区域进行共线判断，获得两组标尺；S23，针对各标尺，根据该标尺上相邻刻度区域间的像素长度与实际的标尺刻度间距，获得该标尺方向的像素比例尺。3.如权利要求2所述的活性毁伤元爆裂毁伤快速精确图像识别方法，其特征在于，所述S21中，首先对提取的区域进行面积判断，剔除面积小于或等于设定面积阈值的区域后，再进行合并。4.如权利要求3所述的活性毁伤元爆裂毁伤快速精确图像识别方法，其特征在于，利用OpenCV中轮廓提取函数findContours()直接提取面积大于设定面积阈值的区域。5.如权利要求2～4任一所述的活性毁伤元爆裂毁伤快速精确图像识别方法，其特征在于，所述S22中，选取任意三个刻度区域，计算其中任意一个刻度区域的中心点到另外两个刻度区域中心点连线的垂直距离，若垂直距离小于设定的共线误差阈值d2，则认为该三个刻度区域共线；遍历所有刻度区域，得到各刻度区域的标尺归属。6.如权利要求5任一所述的活性毁伤元爆裂毁伤快速精确图像识别方法，其特征在于，所述S23中，提取同一...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭焕果，王海福，郑元枫，余庆波，肖艳文，赵宏伟，汪德武，贺元吉，葛超，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：