CN109242777B - 火炮身管内膛完整图像合成方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了火炮身管内膛完整图像合成方法，搭载相机的行走装置均速沿螺旋膛线向前行走，边走边获取每帧视频画面；对取到的每帧视频画面通过鱼眼图像展开算法，将视频画面中的圆形区域图像转换为矩形图像；截取矩形图像上对应于靠近圆形区域图像的外圆的行的像素，构成待拼接条形图像；将各帧视频画面获得的待拼接条形图像拼接在一起，形成一张完整的内膛平面图；去除内膛平面图中的药室部分图像，获得最终内膛平面图。本发明可多人根据计算机处理后的全景图像进行检测和判断，消除了检测劳动强度大、人眼容易疲劳、工作效率低等弊端；检测结果受主观因素影响较小，疵病易被发现、判断，利于对疵病的客观评价，进而利于判断身管质量。

Description

火炮身管内膛完整图像合成方法
技术领域
本发明涉及图像处理领域，具体涉及火炮身管内膛完整图像合成方法，适用于火炮身管内膛瑕疵(如挂铜、挂塑、烧蚀、锈蚀、脱线脱落、磨损、裂纹等)检测。
背景技术
在国内，长期以来小口径火炮炮膛表面质量缺陷的检测一直依赖传统光学窥膛仪用肉眼定性观测，不能定量检测，准确度差，效率低下，而且检测结果受检验人员的经验的影响。
本方法通过机器人搭载鱼眼镜头对火炮身管进行渐进式扫描，将扫描到的图像展开并拼接成一幅完整的内膛全景图，可以方便地对图片进行分析。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供火炮身管内膛完整图像合成方法，使用炮管内的行走装置搭载相机对火炮身管内进行渐进式拍摄，同时对拍摄的圆形区域图像进行图像处理，最终合成一张完整的内膛平面图并存档供后期使用（如图像瑕疵识别）。
为了实现上述的目的，本发明采用以下技术措施：
火炮身管内膛完整图像合成方法，包括以下步骤：
步骤1：搭载相机的行走装置均速沿螺旋膛线向前行走，边走边获取每帧视频画面；
步骤2：对取到的每帧视频画面通过鱼眼图像展开算法，将视频画面中的圆形区域图像转换为矩形图像；
步骤3：截取矩形图像上对应于靠近圆形区域图像的外圆的行的像素，构成待拼接条形图像；
步骤4：将各帧视频画面获得的待拼接条形图像拼接在一起，形成一张完整的内膛平面图；
步骤5：去除内膛平面图中的药室部分图像，获得最终内膛平面图。
如上所述的步骤2中的鱼眼图像展开算法包括以下步骤：
步骤2.1、创建矩形图像，矩形图像的长度像素大小等于圆形区域图像的外圆的周长像素大小，矩形图像的的高度像素大小等于设定半径像素大小，设定半径像素大小小于圆形区域图像的外圆的半径像素大小；
步骤2.2、将与圆形区域图像共圆心的像素拾取圆上的像素展开并依次填充到矩形图像上与像素拾取圆的半径像素大小对应的行。
如上所述的步骤2.2包括以下步骤：
像素拾取圆的半径像素等于圆形区域图像的外圆的半径像素的情况下，对像素拾取圆上的像素直接依次填充到矩形图像上与像素拾取圆的半径像素大小对应的行，
像素拾取圆的半径像素小于圆形区域图像的外圆的半径像素的情况下，对像素拾取圆上的像素进行差值运算并展开获得差值填充像素，将差值填充像素依次填充到矩形图像上与像素拾取圆的半径像素大小对应的行。
如上所述的像素拾取圆上的展开方位相同。
本发明现对于现有技术具有以下有益效果：
不需要由人眼通过目镜直接观察内膛情况，由相机对内膛进行宽视场全方位拍摄并可以保存结果，进行定量测量；
1、可多人根据计算机处理后的全景图像进行检测和判断，消除了检测劳动强度大、人眼容易疲劳、工作效率低等弊端；
2、检测结果受主观因素影响较小，疵病易被发现、判断，利于对疵病的客观评价，进而利于判断身管质量。
附图说明
图1为火炮身管外观示意图；
图2为完整的内膛平面图；
图3为视频画面的圆形区域图像；
图4为矩形图像；
图5为拼接条形图像；
图6为最终内膛平面图。
图中：1-火炮身管；2-炮口；3-药室；4-膛线展开部分；5-药室展开部分；6-圆形区域图像。
具体实施方法
为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合实施例对本发明作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
火炮身管内膛完整图像合成方法，包括以下步骤：
步骤1：搭载相机的行走装置均速沿螺旋膛线向前行走，边走边获取每帧视频画面，优选的，相机的光学中心线与火炮身管的轴线共线；沿螺旋膛线向前行走的搭载相机的行走装置为现有装置。
步骤2：对取到的每帧视频画面通过鱼眼图像展开算法，将视频画面中的圆形区域图像（图3）转换为矩形图像。圆形区域图像的圆心的位置即是炮口中心点位置，圆形区域图像的圆心的定心可以调整相机在行走装置上的位置实现。
步骤2中的鱼眼图像展开算法描述：
步骤2.1、创建矩形图像，矩形图像的长度像素大小等于圆形区域图像的外圆的周长像素大小，矩形图像的的高度像素大小等于设定半径像素大小，设定半径像素大小小于圆形区域图像的外圆的半径像素大小；
步骤2.2、将与圆形区域图像共圆心的像素拾取圆上的像素展开并依次填充到矩形图像上与像素拾取圆的半径像素大小对应的行。矩形图像每行的像素大小等于圆形区域图像的外圆的周长像素大小。
像素拾取圆的半径像素等于圆形区域图像的外圆的半径像素的情况下，对像素拾取圆上的像素直接依次填充到矩形图像上与像素拾取圆的半径像素大小对应的行。
像素拾取圆的半径像素小于圆形区域图像的外圆的半径像素的情况下，对像素拾取圆上的像素进行差值运算并展开获得差值填充像素，将差值填充像素依次填充到矩形图像上与像素拾取圆的半径像素大小对应的行。
像素拾取圆上的像素展开点在圆形区域图像上位于同一半径上。
像素拾取圆上的展开方位相同，优选展开方位为像素拾取圆的12点方向，展开方位是指像素拾取圆的圆心至像素拾取圆上展开的第一个像素的方向。
步骤3：截取矩形图像上对应于靠近圆形区域图像的外圆的行的像素，构成待拼接条形图像，通过鱼眼算法可以发现：越靠近圆心的图像还原度越低，越靠近外沿的还原度越高。因此，只取矩形图像中的对应于靠近圆形区域图像外圆的像素进行拼接。尽可能的保证较高的还原度。优选的，截取矩形图像上对应于圆形区域图像的外圆的一行的像素，构成待拼接条形图像。
步骤4：将各帧视频画面获得的待拼接条形图像拼接在一起，形成一张完整的内膛平面图（图2）。
若相邻帧对应的待拼接条形图像相同，则合并为一个待拼接条形图像；
若拼接条形图像截取矩形图像上对应于靠近圆形区域图像的外圆的行的像素，则将相邻帧对应待拼接条形图像重复的像素行去除，合并为完整的内膛平面图
步骤5：去除内膛平面图中的药室部分图像，获得最终内膛平面图。
内膛平面图中的膛线的成像基本为直线，药室部分图像均为非直线，通过直线检测的方式，通过直线特征匹配去除内膛平面图中的药室部分图像；
使用机器学***面图的样本通过监督学习训练出分类器模型。
对最终内膛平面图通过神经网络识别出膛线的各种缺陷。本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (1)

1.火炮身管内膛完整图像合成方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：搭载相机的行走装置均速沿螺旋膛线向前行走，边走边获取每帧视频画面；
步骤2：对取到的每帧视频画面通过鱼眼图像展开算法，将视频画面中的圆形区域图像转换为矩形图像，圆形区域图像的圆心的位置即是炮口中心点位置；
步骤3：截取矩形图像上对应于靠近圆形区域图像的外圆的行的像素，构成待拼接条形图像；
步骤4：将各帧视频画面获得的待拼接条形图像拼接在一起，形成一张完整的内膛平面图；
若相邻帧对应的待拼接条形图像相同，则合并为一个待拼接条形图像；
若拼接条形图像截取矩形图像上对应于靠近圆形区域图像的外圆的行的像素，则将相邻帧对应待拼接条形图像重复的像素行去除，合并为完整的内膛平面图；
步骤5：去除内膛平面图中的药室部分图像，获得最终内膛平面图，
所述的步骤2中的鱼眼图像展开算法包括以下步骤：
步骤2.1、创建矩形图像，矩形图像的长度像素大小等于圆形区域图像的外圆的周长像素大小，矩形图像的高度像素大小等于设定半径像素大小，设定半径像素大小小于圆形区域图像的外圆的半径像素大小；
步骤2.2、将与圆形区域图像共圆心的像素拾取圆上的像素展开并依次填充到矩形图像上与像素拾取圆的半径像素大小对应的行，
所述的步骤2.2包括以下步骤：
像素拾取圆的半径像素等于圆形区域图像的外圆的半径像素的情况下，对像素拾取圆上的像素直接依次填充到矩形图像上与像素拾取圆的半径像素大小对应的行，
像素拾取圆的半径像素小于圆形区域图像的外圆的半径像素的情况下，对像素拾取圆上的像素进行差值运算并展开获得差值填充像素，将差值填充像素依次填充到矩形图像上与像素拾取圆的半径像素大小对应的行，
所述的像素拾取圆上的展开方位相同。
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