本发明涉及一种基于高速摄像机的火炮实弹射击精度的测试方法及装置，属于火炮试验测试领域。本发明所提供的测试方法测试精度高；测试装置无需实靶，操作简单，采用高速线阵摄像机实时检测是否有炮弹穿过，以μs级时间触发面阵摄像机曝光并采集炮弹图像，得到炮弹穿过虚拟靶面的位置信息，能够避免出现不能有效检测多发炮弹重叠过靶或脱靶的情况，并采用了无线网络进行实时数据传输，实时性好，安全性完全得到保证。
1.基于高速摄像机的火炮实弹射击精度测试方法，其特征在于：采用置于一条直线上的一个面阵摄像机和两个高速线阵摄像机，对标定靶面进行标定得到标定点数据以及实时检测炮弹穿行图像，同时由嵌入式图像处理系统对高速线阵摄像机采集的图像进行处理并记录炮弹穿过两个高速线阵摄像机的时间，一旦监测到炮弹穿过第二个高速线阵摄像机即刻发出触发信号给面阵摄像机用于采集炮弹穿过虚拟靶面时的图像，然后传给嵌入式图像处理系统，由嵌入式图像处理系统的无线模块将测试结果发送到监控计算机，进行计算分析得到最终射击精度性能指标；该方法制作的测试装置无需实靶，通过高速线阵摄像机实时检测炮弹，并触发面阵摄像机采集虚拟靶面图像；
步骤1，面阵摄像机先对标定靶面进行标定，得到标定点数据，以确定标定靶面放倒成为虚拟靶面后，炮弹穿过虚拟靶面的实际位置；
具体方法为：由辅助移动装置前后移动，将标定靶面依次放置在前后不同位置，并由与辅助移动装置相连的嵌入式图像处理系统记录移动的距离；在每一位置处由面阵摄像机采集标定靶面图像，分别记录标定点在图像中的坐标，并根据标定靶面的实际尺寸得到水平和垂直向图像点代表的实际距离，将每一个标定靶面位置处的标定结果保存起来；
步骤2，在步骤1的标定完成后，启动测试装置并进行火炮瞄准；
火炮进行射击精度测试前需先开启测试端的设备；通过监控计算机操作，发出控制指令并由无线模块传送到测试端开启测试设备，通过辅助移动装置将标定靶面竖立，并打开标定靶面四周的发光光源，操作人员操作火炮瞄准标定靶面中心，瞄准结束后，操作监控计算机发出控制指令由无线模块传送到嵌入式图像处理系统以控制辅助移动装置将标定靶面放倒；
步骤3，在经过步骤2的火炮瞄准后，进行炮弹检测及平均速度测量；
测试端的高速线阵摄像机实时检测是否有炮弹穿过；当有炮弹穿过第一个高速线阵摄像机时，嵌入式图像处理系统开始计时，穿越第二个高速线阵摄像机时结束计时，同时发出触发信号给面阵摄像机进行炮弹穿过虚拟靶面时的图像采集；嵌入式图像处理系统根据两个高速线阵摄像机之间的距离和测得的时间计算炮弹的平均速度；
步骤4，在步骤3得到炮弹穿过虚拟靶面的图像后，由嵌入式图像处理系统对采集图像进行处理，得到图像中炮弹的图像坐标；根据步骤3中两个高速线阵摄像机测得的炮弹平均速度和第二个高速线阵摄像机检测到炮弹开始至面阵摄像机成像所经过的时间，得到第二个高速线阵摄像机与虚拟靶面的距离，以此确定选用标定靶面中哪一位置处的标定数据；然后根据靶面标定的数据和相关算法得到炮弹在虚拟靶面中的实际位置；并通过无线模块将每个炮弹经过虚拟靶面的位置信息发送到监控计算机；
步骤5，射击精度性能指标计算；射击结束后，根据步骤4中由无线模块传来的多发炮弹在虚拟靶面中的实际位置，由监控计算机统计出被测火炮的射击精度包括射击准确度和射击密集度性能指标。
2.基于高速摄像机的火炮实弹射击精度的测试装置，其特征在于：包括测试台底座、标定靶面、第一和第二高速线阵摄像机、面阵摄像机、嵌入式图像处理系统、辅助移动装置、可充电电池和监控计算机；第一和第二高速线阵摄像机、面阵摄像机、可充电电池、嵌入式图像处理系统和辅助移动装置，固定于测试台底座上，均放置在测试台底座的防护挡板与标定靶面之间；第一和第二高速线阵摄像机成直线安装、距离防护挡板近的为第一高速线阵摄像机、距离标定靶面近的为第二高速线阵摄像机，镜头垂直向上；面阵摄像机置于第一和第二高速线阵摄像机之间、与第一和第二高速线阵摄像机成一直线，镜头朝着标定靶面的方向，根据需要以一定仰角安装；第一和第二高速线阵摄像机和面阵摄像机通过数据线与嵌入式图像处理系统相连，采集的图像均传输到嵌入式图像处理系统进行处理，并由嵌入式图像处理系统中无线模块将测试结果发送到监控计算机；监控计算机通过无线模块接收测试端传来的测试结果，送至系统软件控制模块进行处理，并发送控制指令到测试端；标定靶面位于测试台底座距离炮位较远的一侧，安装于辅助移动装置上，其动作能被监控计算机无线控制；辅助移动装置中的两个步进电机通过数据线与嵌入式图像处理系统相连；
可充电电池与两个高速线阵摄像机、一个面阵摄像机、嵌入式图像处理系统及辅助移动装置中的两个步进电机均连接。
3.根据权利要求2所述的基于高速摄像机的火炮实弹射击精度的测试装置，其特征在于：所述的标定靶面为空架结构，空架上有多个发光二极管，作为辅助光源用于火炮瞄准以及标定用参考点；标定靶面由辅助移动装置前后移动，在面阵摄像机对其标定和瞄准结束，开始测试时，标定靶面由监控计算机遥控辅助移动设备将其放倒，成为虚拟靶面。
4.根据权利要求2所述的基于高速摄像机的火炮实弹射击精度的测试装置，其特征在于：所述的面阵摄像机用于拍摄炮弹穿越虚拟靶面的图像；其安装要使标定靶面充满面阵摄像机的视场范围，同时通过调整其与标定靶面的间距及其自身的仰角使得采集到的虚拟靶面图像中不能同时出现两发炮弹；为了满足对高速飞行炮弹的拍摄需求，面阵摄像机的曝光时间为μs级或以上，由硬件触发曝光。
5.根据权利要求2所述的基于高速摄像机的火炮实弹射击精度的测试装置，其特征在于：所述的辅助移动装置由两个步进电机、导轨和滚轴丝杠组成，与标定靶面垂直的步进电机带动滚轴丝杠转动，实现标定靶面在导轨上前后移动；在面阵摄像机对标定靶面位置标定完毕后，由与标定靶面平行的步进电机将标定靶面放倒。
6.根据权利要求2所述的基于高速摄像机的火炮实弹射击精度的测试装置，其特征在于：监控计算机和嵌入式图像处理系统分别包含无线模块，实现远距离无线通信。
基于高速摄像机的火炮实弹射击精度测试方法及装置
技术领域
[0001] 本发明涉及一种基于高速摄像机的火炮实弹射击精度测试方法及装置，属于火炮试验测试领域。
背景技术
[0002] 火炮是应用最广、装备量最大、杀伤性强的常规武器之一。火炮的射击精度是反应火炮性能最重要的技术指标，因此对火炮实弹射击精度测试是非常关键和必不可少的。
[0003] 火炮实弹射击的准确度、散布度是衡量火炮最终性能的关键技术指标，现有的实靶测试方法主要存在以下几个不可避免的问题：
[0004] (1)炮弹是重叠过靶还是脱靶不能区分。由于现有的实靶测试方法是在实弹射击之后由人工读取靶面上弹孔的位置来计算各项技术指标，造成无法区分炮弹重叠过靶还是脱靶，一旦出错将带来很大的测试误差。
[0005] (2)测试过程实时性较差。只有当全部射击完成之后，才能人工读靶并计算结果。并且所有读靶的工作必须人工完成，具有很高的危险性。
[0006] (3)靶面是一次性的，不能重复使用。
[0007] 现有的测试装置大都采用两个线阵摄像机视场交汇，在空间构成一个平面共视区域，通过计算炮弹相对于线阵摄像机的高度及其之间的距离，利用三角定位法，可获得炮弹的位置。但仍存在以下几个问题：
[0008] (1)求取炮弹穿过交汇虚拟靶面的实际位置时采用的方法解算比较复杂。
[0009] (2)采用两个线阵摄像机交汇测量，要求两个线阵摄像机采集的同步性很高，否则造成较大测量误差。
[0010] (3)要求线阵摄像机的采样速度很快，并且线阵摄像机的安装垂直于炮弹飞行方向，由于炮弹速度极快，造成成像质量不高，难以得到炮弹的精确位置。
[0011] (4)现有测试装置不能测试炮弹的瞬时速度。
发明内容
[0012] 针对目前实弹射击测试方法及装置存在的问题，本发明提供一种基于高速摄像机的火炮实弹射击精度测试方法及装置。
[0013] 本发明一种基于高速摄像机的火炮实弹射击精度测试方法为：通过采用一个面阵摄像机和两个高速线阵摄像机，将其置于一条直线上，对标定靶面进行标定得到标定点数据以及实时检测炮弹穿行图像，同时由嵌入式图像处理系统对高速线阵摄像机采集的图像进行处理并记录炮弹穿过两个高速线阵摄像机的时间，一旦监测到炮弹穿过第二个高速线阵摄像机即刻发出触发信号给面阵摄像机用于采集炮弹穿过虚拟靶面时的图像，然后传给嵌入式图像处理系统进行处理，由嵌入式图像处理系统的无线模块将测试结果发送到监控计算机，进行计算分析得到最终射击精度性能指标。该方法制作的测试装置无需实靶，通过高速线阵摄像机实时检测炮弹，并触发面阵摄像机采集虚拟靶面图像，避免了重叠过靶还是脱靶不能区分的情况，安全性完全得到保证。
[0014] 依据本发明所述的测试方法制作的火炮实弹射击精度测试装置，由测试端及监控计算机组成。其中测试端包括测试台底座、标定靶面、两个高速线阵摄像机、一个面阵摄像机、嵌入式图像处理系统、辅助移动装置和可充电电池，用于执行测试过程中的标定、拍摄图像及计算处理等任务。
[0015] 置于炮位的监控计算机设计了无线模块，一方面用于接收测试端传来的测试结果，另一方面用于发送监控端的控制指令；监控计算机还带有系统软件控制模块、显示器、打印机等，系统软件控制模块用于计算最终射击精度性能指标、存储计算结果和发出控制指令；显示器用于显示测试过程及结果，供操作员操作；打印机用于打印输出。
[0016] 测试台底座用来放置测试端的其他测试设备，起到固定其他测试设备的作用。测试台底座为普通钢板结构，在距离火炮最近的测试台底座边缘安装一个厚度适中的钢板作为防护挡板，以防止炮弹击中测试设备。
[0017] 标定靶面为空架结构，空架上有多个发光二极管，作为辅助光源用于火炮瞄准以及标定用参考点。标定靶面可由辅助移动装置前后移动，在面阵摄像机对其标定和瞄准结束，开始测试时，标定靶面由监控计算机遥控辅助移动设备将其放倒，成为虚拟靶面。
[0018] 两个高速线阵摄像机分别为第一和第二高速线阵摄像机，以一定间距成直线安置在测试台底座上，第一高速线阵摄像机靠近防护挡板，第二高速线阵摄像机靠近标定靶面，两个高速线阵摄像机的镜头垂直向上安装，分别起到检测炮弹的作用，并将采集到的被测炮弹穿过两个高速线阵摄像机时的图像传输到嵌入式图像处理系统。
[0019] 为了减小测试台底座的体积，面阵摄像机置于第一和第二高速线阵摄像机之间，三者成一直线，用于拍摄炮弹穿越虚拟靶面的图像。其安装要尽量使标定靶面充满面阵摄像机的视场范围，同时通过调整其与标定靶面的间距及其自身的仰角使得采集到的虚拟靶面图像中不能同时出现两发炮弹，即当前炮弹进入测试区域时，前一发炮弹不能同时出现在图像中。另外，为了满足对高速飞行炮弹的拍摄需求，面阵摄像机的曝光时间为μs级或以上，由硬件触发曝光。
[0020] 嵌入式图像处理系统由无线模块和嵌入式图像处理平台组成，用于实时处理高速线阵摄像机和面阵摄像机采集的图像，记录被测炮弹穿过两个高速线阵摄像机的时间，计算出此时炮弹的速度，并得到炮弹穿越虚拟靶面的实际位置，同时由无线模块将测试结果发送到监控计算机。同时，嵌入式图像处理系统还担负着给面阵摄像机、辅助移动装置控制信号的任务。
[0021] 为了对标定靶面进行多次标定，得到不同位置的标定点数据，特对标定靶面设计了辅助移动装置，由两个步进电机、导轨和滚轴丝杠组成，与标定靶面垂直的步进电机带动滚轴丝杠转动，实现标定靶面在导轨上前后移动。标定完毕后，为了不影响火炮射击，由与标定靶面平行的步进电机将标定靶面放倒。
[0022] 测试端设备中的两个高速线阵摄像机、一个面阵摄像机、嵌入式图像处理系统及辅助移动装置中的两个步进电机均由可充电电池供电。
[0023] 测试装置各部分之间的连接关系如图1所示。
[0024] 两个高速线阵摄像机、面阵摄像机、可充电电池、嵌入式图像处理系统和辅助移动装置固定于测试台底座上，均放置在测试台底座的防护挡板与标定靶面之间。第一和第二高速线阵摄像机成直线安装、第一高速线阵摄像机靠近防护挡板、第二高速线阵摄像机靠近标定靶面，镜头垂直向上。面阵摄像机置于两个高速线阵摄像机之间、与两个高速线阵摄像机成一直线，镜头朝着标定靶面的方向，以一定仰角安装，保证标定靶面充满面阵摄像机的视场范围，同时与标定靶面的间距及其自身的仰角需保证采集到的虚拟靶面图像中不能同时出现两发炮弹。两个高速线阵摄像机和面阵摄像机通过数据线与嵌入式图像处理系统相连，采集的图像均传输到嵌入式图像处理系统进行处理，并由嵌入式图像处理系统中无线模块将测试结果发送到监控计算机。监控计算机通过无线模块接收测试端传来的测试结果，送至系统软件控制模块进行处理，并发送控制指令到测试端。标定靶面位于测试台底座远离炮位的一侧，安装于辅助移动装置上，可以进行前后移动，并能被监控计算机遥控放倒。辅助移动装置中的两个步进电机通过数据线与嵌入式图像处理系统相连。可充电电池与两个高速线阵摄像机、一个面阵摄像机、嵌入式图像处理系统及辅助移动装置中的两个步进电机连接。
[0025] 本发明的测试装置的具体测试步骤如下：
[0026] 步骤1，面阵摄像机先对标定靶面进行标定，得到标定点数据，以确定标定靶面放倒成为虚拟靶面后，炮弹穿过虚拟靶面的实际位置。
[0027] 具体方法为：由辅助移动装置前后移动，将标定靶面依次放置在前后不同位置，并由与辅助移动装置相连的嵌入式图像处理系统记录移动的距离。在每一位置处由面阵摄像机采集标定靶面图像，分别记录标定点在图像中的坐标，并根据标定靶面的实际尺寸得到水平和垂直向图像点代表的实际距离，将每一个标定靶面位置处的标定结果保存起来。
[0028] 步骤2，在步骤1的标定完成后，启动测试装置并进行火炮瞄准。
[0029] 火炮进行射击精度测试前需先开启测试端的设备。通过监控计算机操作，发出控制指令并由无线模块传送到测试端开启测试设备，通过辅助移动装置将标定靶面竖立，并打开标定靶面四周的发光光源，操作人员操作火炮瞄准标定靶面中心，瞄准结束后，操作监控计算机发出控制指令由无线模块传送到嵌入式图像处理系统以控制辅助移动装置将标定靶面放倒。
[0030] 步骤3，在经过步骤2的火炮瞄准后，进行炮弹检测及瞬时速度测量。
[0031] 测试端的高速线阵摄像机实时检测是否有炮弹穿过。当有炮弹穿过第一个高速线阵摄像机时，嵌入式图像处理系统开始计时，穿越第二个高速线阵摄像机时结束计时，同时发出触发信号给面阵摄像机进行炮弹穿过虚拟靶面时的图像采集。嵌入式图像处理系统根据两个高速线阵摄像机之间的距离和测得的时间计算炮弹的瞬时速度。
[0032] 步骤4，在步骤3得到炮弹穿过虚拟靶面的图像后，由嵌入式图像处理系统对采集图像进行处理，得到图像中炮弹的图像坐标。根据步骤3中两个高速线阵摄像机测得的炮弹速度和第二个高速线阵摄像机检测到炮弹开始至面阵摄像机成像所经过的时间，得到第二个高速线阵摄像机与虚拟靶面的距离，以此确定选用标定靶面中哪一位置处的标定数据。然后根据靶面标定的数据和相关算法得到炮弹在虚拟靶面中的实际位置。并通过无线模块将每个炮弹经过虚拟靶面的位置信息发送到监控计算机。
[0033] 步骤5，射击精度性能指标计算。射击结束后，根据步骤4中由无线模块传来的多发炮弹在虚拟靶面中的实际位置，由监控计算机统计出被测火炮的射击精度包括射击准确度和射击密集度等性能指标。
[0034] 采用本发明提出的测试方法和制作的测试装置，有以下有益效果：
[0035] (1)本发明中采用高速线阵摄像机可实时检测是否有炮弹穿过，以μs级时间触发面阵摄像机曝光并采集炮弹图像，高速线阵摄像机的扫描速度远小于两发炮弹的时间间隔，并且面阵摄像机可硬件触发曝光，对其采集速度无要求，从触发到曝光结束所用的时间为μs级，足以满足其对高速飞行炮弹的拍摄需求。因此，即使在炮弹连发测试中，也能完成对每发炮弹的测试，能够避免出现现有方法中不能有效检测多发炮弹重叠过靶或脱靶的情况。
[0036] (2)本测试装置采用了无线网络进行实时数据传输，操作者可立刻看到测试结果，实时性好。
[0037] (3)本测试装置采用两个高速线阵摄像机可同时测试炮弹的瞬时速度。
[0038] (4)本测试装置无需实靶。测试过程由人工在监控计算机上进行远程操纵控制，提高了整个测试过程的安全性。
[0039] (5)本测试装置仅采用面阵摄像机采集炮弹穿过虚拟靶面的图像，不存在同步性问题。
[0040] (6)本测试装置可以适应多种不同火炮的射击精度测试，提出一种新的将虚拟靶面中炮弹的图像坐标转换为实际坐标的方法，测试精度高。
附图说明
[0041] 图1本发明具体实施方式一种基于高速摄像机的火炮实弹射击精度的测试装置的示意图；
[0042] 图2本发明具体实施方式一种基于高速摄像机的火炮实弹射击精度的测试方法的面阵摄像机标定示意图；
[0043] 图3(a)本发明的两个线阵摄像机的炮弹测速示意图，(b)本发明的面阵摄像机采集图像示意图；
[0044] 图4本发明具体实施方式的炮弹坐标转换原理图；
[0045] 标号说明
[0046] 1-炮弹，2-测试台底座，3-标定靶面、4、5-高速线阵摄像机，6-面阵摄像机，7-可充电电池，8-嵌入式图像处理系统，9-辅助移动装置，10-监控计算机，11-发光光源，12、13-步进电机，14-滚轴丝杠，15-导轨。
具体实施方式
[0047] 为更好地说明本发明的目的及优点，下面结合附图及火炮实弹射击精度测试实例来进一步说明。
[0048] 本发明所述的基于高速摄像机的火炮实弹射击精度测试方法为：通过采用一个面阵摄像机和两个高速线阵摄像机，将其置于一条直线上，对标定靶面进行标定得到标定点数据以及实时检测炮弹穿行图像，同时由嵌入式图像处理系统对高速线阵摄像机采集的图像进行处理并记录炮弹穿过两个高速线阵摄像机的时间，一旦监测到炮弹穿过第二个高速线阵摄像机即刻发出触发信号给面阵摄像机用于采集炮弹穿过虚拟靶面时的图像，然后传给嵌入式图像处理系统，由嵌入式图像处理系统的无线模块将测试结果发送到监控计算机，进行计算分析得到最终射击精度性能指标。该方法制作的测试装置无需实靶，通过高速线阵摄像机实时检测炮弹，并触发面阵摄像机采集虚拟靶面图像，避免了重叠过靶还是脱靶不能区分的情况，安全性完全得到保证。
[0049] 测试系统由被测高炮和测试装置组成。如图1所示，依据本发明所述的测试方法制作的测试装置由测试端和监控计算机10组成。测试端包括测试台底座2，标定靶面3、第一高速线阵摄像机4、第二高速线阵摄像机5，面阵摄像机6，可充电电池7，嵌入式图像处理系统8和辅助移动装置9，其中辅助移动装置9由两个步进电机12和13、滚轴丝杠14和导轨15组成。
[0050] 测试装置根据实际需求安置于被测火炮某一距离(本实施例为200m)处。所有设2
备均安装在测试台底座2上，测试台底座2的尺寸为0.8×2(m)。在测试台底座2距离火炮最近的边缘安装一块厚度40～50mm的钢板作为防护挡板，防止炮弹击中测试设备。第一高速线阵摄像机4和第二高速线阵摄像机5的间距为1.5m，成直线位于标定靶面3的前方。标定靶面3为边长为1.5m×1.5m的四边形钢架结构。面阵摄像机6位于两个高速线阵摄像机4和5之间，距第一个高速线阵摄像机4的距离为0.2m。炮弹1首先经过高速线阵摄像机4，当经过高速线阵摄像机5时嵌入式图像处理系统8产生触发信号，控制面阵摄像机6采集炮弹穿过虚拟靶面时的图像。虚拟靶面和标定靶面尺寸一致。高速线阵摄像机
4和5的分辨率均为4096像素，行频为36kHz，镜头焦距为28mm。面阵摄像机6的分辨率为
1400×1024像素，帧频为25帧/秒，曝光时间为μs级，镜头焦距为25mm，安装仰角为45度。三个摄像机均安装在测试台底座的中心线上，这样能使成像最佳，其数据接口方式均为高速通讯接口。嵌入式图像处理系统8可通过通讯接口实时得到两个高速线阵摄像机4和
5采集的图像和面阵摄像机6采集的炮弹穿过虚拟靶面图像。测试端所有测试设备由可充电电池7供电。
[0051] 假设火炮的射频为f，炮弹在飞行到L处时，速度为vL，则此时两个炮弹之间的距离为vL/f。设嵌入式图像处理系统8检测到有炮弹穿过高速线阵摄像机5发出触发信号到面阵摄像机6曝光的时间为tl，面阵摄像机6的曝光时间te，则炮弹穿过高速线阵摄像机5后在嵌入式图像处理系统8发出触发信号和面阵摄像机6曝光的时间内飞行的距离为vL*(tl+te)。实际被测火炮系统中，f＝20发/秒，vL＝1000m/s，te＝25μs，则vL/f＝50m，vL*(tl+te)＞vL*te＝25mm，即在炮弹飞行到L米处时，两发炮弹间的距离为50米，炮弹穿过高速线阵摄像机5后在嵌入式图像处理系统8发出触发信号和面阵摄像机6曝光的时间内飞行的距离大于25mm。本发明中高速线阵摄像机5的扫描速度快，面阵摄像机6触发曝光的时间为μs级，则此时间间隔足以实现炮弹连发测试。
[0052] 本发明一种基于高速摄像机的火炮实弹射击精度测试装置的主要工作流程如下：
[0053] 步骤1，面阵摄像机6先对标定靶面3进行标定，得到标定点数据，以确定标定靶面3放倒成为虚拟靶面后，炮弹穿过虚拟靶面的实际位置。
[0054] 如图2所示，由辅助移动装置9前后移动，将标定靶面3依次放置在前后不同位置，并由与辅助移动装置9相连的嵌入式图像处理系统8记录移动的距离。在每一位置处由面阵摄像机6采集标定靶面图像，分别记录标定点在图像中的坐标，并根据标定靶面3的2
实际尺寸1.5×1.5(m)得到水平和垂直向图像点代表的实际距离，将每一个标定靶面3位置处的标定结果保存起来。
[0055] 步骤2，在步骤1的标定完成后，启动测试装置并进行火炮瞄准。
[0056] 火炮进行射击精度测试前需先开启测试端的设备。通过监控计算机10操作，发出控制指令并由无线模块传送到测试端开启测试设备，通过辅助移动装置9将标定靶面3竖立，并打开标定靶面3四周的发光光源11，操作人员操作火炮瞄准标定靶面3中心，瞄准结束后，操作监控计算机10发出控制指令由无线模块传送到嵌入式图像处理系统8以控制辅助移动装置9将标定靶面3放倒。
[0057] 步骤3，在经过步骤2的火炮瞄准后，进行炮弹检测及瞬时速度测量。
[0058] 测试端高速线阵摄像机4和5实时检测是否有炮弹穿过，如图3a所示。当有炮弹穿过高速线阵摄像机4时，记录此时刻为t1，嵌入式图像处理系统8开始计时，炮弹穿过高速线阵摄像机5时结束计时，记录此时刻为t2，同时嵌入式图像处理系统8发出触发信号给面阵摄像机6进行采集。根据两个高速线阵摄像机4和5之间的距离D和测得的时间t2-t1，计算出此时炮弹的瞬时速度v＝D/(t2-t1)。
[0059] 步骤4，在步骤3得到炮弹穿过虚拟靶面的图像后，由嵌入式图像处理系统8对采集图像进行处理，得到图像中炮弹的图像坐标，如图3b所示。根据步骤3中两个高速线阵摄像机4和5测得的炮弹速度和第二个高速线阵摄像机5检测到炮弹开始至面阵摄像机6成像所经过的时间，得到第二个高速线阵摄像机5与虚拟靶面的距离，以此确定选用标定靶面3中哪一位置处的标定数据。
[0060] 然后根据标定靶面标定的数据和相关算法得到炮弹在虚拟靶面中的实际位置：由于面阵摄像机6以一定仰角置于标定靶面3前方，标定靶面3上标定点的成像位置(如图4a所示)并不是理想的矩形，而是梯形，如图4b所示。图像中炮弹的图像坐标计算方法如图4所示：由已知的参考点，可计算得到水平向的中点作为辅助参考点，连接各中点，将图像分割为4个区域，如图4b所示，并判断炮弹处于虚拟靶面的哪个区域；其次，通过原6个标定点和2个辅助参考点共8个点，计算出炮弹所在区域的四个顶点及四条边的中点，如图
4c所示，再计算该区域的中心坐标；如此进行迭代运算，最终区域的中心和炮弹坐标相差小于某个阈值或大于某一迭代次数时结束。用最终区域的中心坐标作为炮弹的实际坐标，从而可以计算出炮弹在虚拟靶面上的实际位置，如图4d所示。
[0061] 最后由无线模块将每个炮弹经过虚拟靶面的位置信息发送到监控计算机10进行实时显示、统计和处理。
[0062] 步骤5，射击精度性能指标计算。射击结束后，根据步骤4中由无线模块传来的炮弹在虚拟靶面中的实际位置，由监控计算机10统计出被测火炮的射击精度包括射击准确度和射击密集度等性能指标。其中射击准确度即射弹散布中心对预期命中点的偏离程度，一般散布中心用一定数量的弹着点分布空间的中心位置表示；射击密集度即各个弹着点对散布中心偏离程度的总体度量，一般用散布圆半径度量，其中包括包含全部弹着点的全散布圆半径、包含70％弹着点的散布圆半径、包含50％弹着点的半散布圆半径。
[0063] 虽然结合了附图描述了本发明的具体实施方式，但是对于本领域技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些也应视为属于本发明的保护范围。
