弹丸毁伤效能是弹丸武器作战效能的综合体现,弹丸毁伤评估是弹丸武器作战效能最重要的评价表征方法之一,对弹丸武器研制、试验、评估具有重要意义。本书作者郭凯教授首次提出一种快速、准确、高效观测弹丸空间毁伤效果的方法——弹丸毁伤参数三维重构技术,综合运用数字图像获取与处理技术及空间几何学理论,进行弹丸毁伤关键参数空间快速重建,并被成功用于弹丸毁伤评估若干工程实践,得到不断完善。本书在作者总结弹丸毁伤参数重构技术多年研究成果的基础上,系统论述了弹丸毁伤参数三维重构的概念、系统组成、关键技术、工作原理,介绍了弹丸杀伤破碎机理和破片的尺寸、形状、速度及其空间分布规律,以及弹丸空间毁伤评估技术,重点介绍了基于数字毁伤图像的三维重构技术,并以枪弹和榴弹为实例,介绍了其毁伤参数三维重构过程。本书利用现代图像技术,进行弹丸毁伤效能重构,研究方法新颖,学术思想先进,将促进弹丸毁伤评估技术发展,并将发展成为毁伤评估技术的一个重要研究方向。
第1章绪论1
1.1弹丸毁伤参数三维重构技术概述1
1.1.1弹丸毁伤参数三维重构的定义1
1.1.2弹丸毁伤参数三维重构的意义2
1.2国内外发展现状3
1.2.1弹丸毁伤评估技术的发展现状3
1.2.2数字图像采集与处理技术的发展现状5
1.2.3三维重构技术的发展现状7
1.3弹丸毁伤参数三维重构的关键技术及本书的重点内容9
1.3.1数字图像获取与处理技术9
1.3.2基于数字毁伤图像的三维重构技术10
1.3.3枪弹毁伤参数三维重构技术11
1.3.4榴弹毁伤参数三维重构技术11
1.3.5弹丸毁伤参数三维重构系统的研制12
第2章基于数字毁伤图像的三维重构技术13
2.1基于数字毁伤图像的三维重构预处理技术13
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2.1.1数字图像的基本概念13
2.1.2数字图像的增强15
2.1.3数字图像的分割26
2.2基于数字图像的三维重构基本概念与原理29
2.2.1基于数字图像的三维重构基本概念29
2.2.2数字摄像系统的基本成像模型30
2.2.3基于数字图像的三维重构原理34
2.3基于GDI+的毁伤轮廓线提取方法39
2.3.1GDI+技术39
2.3.2基于曲线割线斜率的单调性去除伪轮廓线法40
2.3.3基于最小二乘法的多项式轮廓线拟合法43
2.3.4基于贝济曲线的切线斜率差去尖角法67
2.4基于OpenGL的毁伤图像三维重构技术70
2.4.1OpenGL技术70
2.4.2基于椭圆剖面空间图像三维重构模型71
2.4.3基于平行剖面轮廓线法的空间图像三维重构72
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第3章 枪弹毁伤参数三维重构技术76
3.1枪弹基本构造及作用原理76
3.2非生物枪弹毁伤模型79
3.3枪弹毁伤模型及毁伤机理80
3.4枪弹毁伤图像成像过程及其三维重构方案83
3.4.1枪弹毁伤图像成像过程83
3.4.2枪弹毁伤图像三维重构方案84
3.5枪弹毁伤参数计算85
3.5.1标定块计算85
3.5.2空腔体积计算87
3.5.3窄伤道长度计算89
3.5.4弹丸动能传递量计算90
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第4章榴弹毁伤参数三维重构技术98
4.1榴弹构造及作用原理98
4.1.1榴弹构造98
4.1.2榴弹作用原理及毁伤效应101
4.2榴弹毁伤参数理论计算104
4.2.1破片数与破片的质量分析104
4.2.2破片初速计算106
4.2.3破片的空间分布规律110
4.3榴弹毁伤数值仿真分析115
4.3.1仿真模型建立115
4.3.2仿真结果分析116
4.4榴弹毁伤图像的三维重构120
4.4.1榴弹毁伤图像三维重构方案121
4.4.2典型破片轮廓特征提取124
4.4.3破片三维重构及特征参数计算129
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第5章弹丸毁伤参数三维重构系统的研制137
5.1系统需求分析与总体设计137
5.1.1功能需求分析137
5.1.2系统总体设计139
5.1.3硬件平台组成142
5.1.4软件开发思想及开发平台143
5.2系统主要功能的实现144
5.2.1图像获取功能144
5.2.2项目管理功能144
5.2.3图像预处理功能145
5.2.4轮廓线提取功能155
5.2.5三维重构功能158
5.2.6弹丸毁伤参数计算功能162
5.3系统组件及人机界面设计164
5.3.1软件系统组件设计164
5.3.2人机接口界面设计165
5.4毁伤参数重构试验167
5.4.1试验的目的和流程167
5.4.2图像采集获取168
5.4.3三维重构项目建立168
5.4.4图像预处理169
5.4.5图像轮廓线提取171
5.4.6毁伤三维重构171
5.4.7毁伤参数计算172
参考文献175