基于三维重构的炸药流散性测量方法

摘要

本发明公开了一种基于三维重构的炸药流散性测量方法，其主要操作步骤为：实时且同步采集炸药流散性测量装置中三个摄像机拍摄的炸药帧图像数据和电子天平称量的炸药动态质量数据；对人工所选采样时刻一帧图像中的三幅图像相继进行滤波、特征值提取、立体匹配和体素法三维重建等处理后获得相应时刻下落到标准透明杯中的炸药瞬时密度值，对不同时刻的帧图像进行上述处理后，获得随时间变化的一组炸药瞬时密度值，据此绘制出炸药的流散性曲线。本发明使炸药流散性测量装置真正实现了对炸药流散性进行自动而客观的测量功能，其突出优点是，实时性强、计算速度快、测量结果直观且精度高。

主权项

1.一种基于三维重构的炸药流散性测量方法，其特征在于：该方法包括以下操作步骤：(1)在炸药流散性测量装置的分布压装模拟单元运行期间，实时且同步采集炸药流散性测量装置中三个摄像机以及电子天平的输出，将所述三个摄像机的三组图像数据分别存放在三个图像文件中，将所述电子天平的一组动态质量数据存放在质量文件中；(2)接收人工选择的采样时刻并进行以下操作：(2.1)从所述三个图像文件中读取对应时刻的一帧图像，对该帧图像中的三幅图像相继进行中值滤波和特征灰度值即像素点的提取，由此对应获得三幅预处理图像C1、C2和C3并存入数据缓冲区；(2.2)从数据缓冲区中调用三幅预处理图像C1、C2和C3且两两组合构成三个匹配组，即C1C2、C2C3和C3C1，第一、第二幅预处理图像C1、C2分别为第一匹配组C1C2的基准图像和被匹配图像，第二、第三幅预处理图像C2、C3分别为第二匹配组C2C3的基准图像和被匹配图像，第三、第一幅预处理图像C3、C1分别作为第三匹配组C3C1的基准图像和被匹配图像；对每一个匹配组而言：以基准图像的待匹配像素点Q1(u1，v1)为中心创建一个基准窗口S，并用基准窗口S内像素的灰度值分布函数f1(u，v)来表征该待匹配像素点；在被匹配图像中创建一个以假设与待匹配像素点Q1(u1，v1)相关的被匹配像素点Q2(u2，v2)为中心且与所述基准窗口大小相同的匹配窗口R，并用匹配窗口R内像素的灰度值分布函数f2(u，v)来表征该假设与待匹配像素点Q1(u1，v1)相关的被匹配像素点Q2(u2，v2)；在匹配图像中移动匹配窗口R，当匹配窗口R在u方向移动Δu、v方向移动Δv使得其匹配子图Rk与所述基准窗口S的差值为最小时，则判断匹配子图Rk的中心像素点Q2k(u2+Δu，v2+Δv)与基准窗口S中的待匹配像素点Q1(u1，v1)达到最佳匹配，同时计算基准窗口S与匹配子图Rk的互相关系数并存盘，直到基准图像中的每个像素点都在被匹配图像中找到互相关的匹配像素点并形成互相关矩阵T12或T23或T31；当三个匹配组均形成各自的互相关矩阵T12或T23或T31后，从中找出每个像素点的最大互相关系数所对应的互相关矩阵标号，并按照基准图像和匹配图像的来源分类，得到两个相互匹配的图像矩阵D1，D2；分别对所述两个相互匹配的图像矩阵D1、D2中的各个像素点进行光轴平行性校正，并用校正后得到的像素点d1’(u1’，v1’)、d2’(u2’，v2’)对应替换两个相互匹配的图像矩阵D1、D2中的原有像素点d1(u1，v1)、d2(u2，v2)；(2.3)将(2.2)步骤最终获得的两个相互匹配的图像矩阵D1、D2中的每个像素点的计算机二维图像坐标值先转换成摄像机的三维坐标值(x，y，z)后再转换成世界坐标系中的三维坐标值(Xw，Yw，Zw)，根据每个像素点的世界三维坐标值(Xw，Yw，Zw)一一将每个像素点用黑色绘制在一个设定的虚拟三维坐标系中并对像素点的数量n进行统计；(2.4)用像素点的数量n乘以每个像素的体积获得对应时刻由分布压装模拟单元下落到标准透明杯中的炸药所堆积的体积；(2.5)从所述质量文件中读取对应时刻由分布压装模拟单元已下落到标准透明杯中的炸药质量值，用该质量值除以炸药所堆积的体积得到炸药瞬时密度值；(3)接收人工选择的不同时刻点，反复循环(2.1)～(2.5)步骤获得随时间变化的一组炸药瞬时密度值；(4)调用图形控件并根据所述的一组炸药瞬时密度值绘制出炸药的动态密度曲线亦即炸药的流散性曲线。