摘要：为研究水田激光平地机动力学模型,提高控制算法精度,优化机械结构设计,提出一种基于单目高速相机的平地铲位姿参数动态测量方法。该方法利用直接线性变换(Direct linear transformation,DLT)分别建立单目相机与平地铲局部坐标系、单目相机与平地铲台架之间的对应关系方程,通过高斯-牛顿迭代法间接求解出平地铲上两个坐标系之间的转换关系,从而实现平地铲空间位置和姿态角的测量。利用单目高速相机进行了试验验证,并与AHRS(Attitude and heading reference system)传感器进行数据对比。试验结果表明:本文方法可以实现平地铲的位姿参数测量,与AHRS传感器相比,姿态角平均绝对误差为0.687°、标准差为0.543°,最大绝对误差为-1.92°,出现在平地铲运动到3.76 s处;测得的质心位置在 X、Y、Z 轴方向上的变化与平地铲实际运动相符。

摘要：为解决靶场高速相机在野外大视场测量中标定的问题,提出基于机载标识目标的标定方法,采用机载精确定位标识目标来获取已知点集,并采用基于模拟退火麻雀搜索的方法解算高速相机内外参数。设计易于远距离辨识的机载标识目标,采用事后动态差分进行精确定位,并通过位置修正实现标识目标空间位置精确测量;研究基于模拟退火麻雀搜索标定法,实现高速相机内外参数解算,完成标定。在所设计的验证实验中,所提方法对高速相机内外参数解算的重投影误差为0.43 pixel,交会误差均值为2.5 cm,标定效果和交会精度优于Tsai两步标定法,提高了高速相机远距离标定精度和交会测量精度,解决了对空测量时高速相机的标定问题。

摘要：提出了一种检测高速相机采样时序准确性的方法,该方法利用脉冲信号控制检测目标的发光状态,高速相机摄录检测目标,分析图像及采样时序,得到高速相机采样频率和时序是否准确可靠。结合该方法设计了一套检测器,利用该检测器分析了Mega Speed公司生产的MS50K高速相机的采样时序。实验结果表明,该款高速相机的频率和时序准确,同时也说明了利用该方法能够完成高速相机采样频率及时序准确性的检测。该检测器响应时间经修正能达到1μs以内,满足其作为时序检测设备的设计要求。

摘要：设计了适用于靶场静爆实验现场的标定设备,研究了基于遗传模拟退火的高速相机标定方法,采用设计的标定设备开展了双目高速相机内外参数标定实验。根据实验采集的圆形人工标志位置参数,分别采用基于遗传模拟退火的标定方法和Tsai两步标定法对双目高速相机参数进行标定,并利用标定结果分别还原视野内位置已知点的空间坐标。将还原的空间坐标与实际测量坐标进行对比,可以发现基于遗传模拟退火的标定法还原的空间坐标最大偏差为0.0082m,优于Tsai两步法得到的最大偏差(0.0181m),提出的方法提高了高速相机的标定精度,对提高破片速度测量精度具有重要意义。

摘要：该文研制了一套可应用于离心超重力实验环境的高速相机的测试平台,设计了稳定、可靠、能溯源的图像信号发生装置,可适配高速相机不同的拍摄工况,用于图像质量评价。结合实际工程需求,通过常重力和超重力环境下高速相机的性能测试实验,评估了不同工况下的相机成像质量,验证了测试平台的稳定性和可靠性,为高速相机在超重力环境中的实际应用提供了实验依据和技术支持。

摘要：纳秒(ns)和亚纳秒高速相机各部件之间需要精密的可编程时间延迟来保证同步。本文提出一种基于EPLD和ASIC,数字和模拟时间延迟相结合的解决方案,延时长度可编程,延时分辨率可达皮秒(ps)级。该系统体积小,成本低,可实现参数设置、显示和控制等功能。

摘要：转镜式高速相机具有良好的时空分辨率,在高速摄影和爆炸力学研究等领域占有重要的地位。介绍了包括转速与同步传感器组件、信号处理电路、主控面板、LabVIEW界面设计等的高速相机同步控制台的设计方法。与传统设计相比较,该系统具有实时性好,可靠性高,操作界面友好,低成本和高功能等特点,且两台转速符合速度快,精度高。实验结果表明,本系统在转速介于0.75-30万转/分,符合范围为千分五时,符合时间不超过30秒。目前处于国内先进水平,对多台同步控制技术研究奠定了坚实的基础。

摘要：以数字图像相关方法为核心设计了一套应用于高速相机序列影像运动目标的跟踪方案,该方案首先在基准窗口周围以局域搜索方法获取目标点的整像素位移值,然后联合使用梯度算法和最小二乘算法估计目标点的亚像素位移值,从而获得目标点的像素坐标,实现对目标点的自动跟踪。本文应用该技术方案处理了构筑物振动台实验的高速相机视频测量影像数据,与商用软件PhotoModeler Scanner相比,跟踪结果具有同等精度,在计算速度上有优势。

摘要：针对固体推进剂燃烧特性容易受到机械应变的作用,设计开发了一套附带光学视窗的固体推进剂燃烧测量系统,并基于高速摄像以及激光吸收光谱方法,研究了机械应变对AP-HTPB固体推进剂燃速、CO_(2)浓度以及燃烧温度的影响.结果表明:对于静态应变条件,在-10%~10%的机械应变范围内,推进剂燃速、温度和CO_(2)浓度随应变量的增加而增加.其中,燃速变化范围为1.72~2.1 mm/s,推进剂燃烧温度变化范围为1490~1680 K,CO_(2)空间积分浓度变化范围为0.138~0.165 cm.对于交变应变条件,推进剂燃速变化呈现分阶段特征,即在燃烧前中期(0~1500 ms),平均燃速为1.926 ms左右,而在燃烧后半段(1500~2200 ms),测量燃速达到5 ms左右,造成该现象的原因可能是燃烧后期推进剂在交变应变的作用下发生了整体解体.另一方面,在燃烧前半段,推进剂燃烧温度和CO_(2)浓度呈现周期性变化,且变化频率与交变应变相同.

摘要：采用共轴设计理论和控制离焦的方法,设计了画幅尺寸达30mm×18mm的大画幅等待式转镜分幅相机。该相机同时具备相对孔径大和分辨率高的特点,对底片的相对孔径为空间方向1/15,扫描方向1/35;静态目视分辨率为46lp/mm,动态目视分辨率为35lp/mm;总画幅数为80,摄影频率为1×104～5×105 frame/s。相机的高速转镜部件采用光纤传感器系统来产生和传输转速信号,避免了高速直流电机对转速信号的干扰,确保了测速准确度。研制的相机已应用于爆轰物理和冲击波物理实验中,并采用2×105 frame/s的拍摄频率对爆轰过程进行了试验记录,得到了高分辨率的图像。试验结果表明:设计的相机画幅尺寸大、空间分辨率高,适用于冲击、爆轰和弹体姿态等试验过程和目标的拍摄。