复杂情况下相遇段图像判读处理方法研究

　　1　引言

　　光学测量作为靶场最为重要的测量手段,具有直观性强、测量精度高等特点,是获得外弹道参数主要途径。没有光测数据的试验对靶场测量讲也就是失败的试验,所以光测事后处理作为光测最为主要环节也显得尤为重要。

　　在相遇段的处理中,必须满足胶片至少有三张同帧画幅的要求,如果不满足这个条件,弹靶遭遇段参数就无法提供[1]。另外到目前为止,靶场光学测量系统及判读设备的光学畸变误差没有经过检测,任务中发现跟踪情况越不好,这种误差就越大,在判读仪上曾经出现过这种畸变误差能够表现在投影台上差一厘米,在没有对靶场光学测量系统及判读设备的光学畸变误差进行检测之前,对于这种误差尽量降低或人为地消除是十分必要的。针对这些特殊的情况,对相遇段处理数据采样的条件进行扩展和适当拓宽,以增强靶场数据综合处理的能力是十分必要的。

　　2　经纬仪相遇段成像过程分析

　　2.1　经纬仪拍照成像原理与分析

　　胶片图像和电视图像是灰度图像,电视图像灰度级别取决于CCD器件产生的光电流强弱,而光电流的大小取决于CCD靶面上的照度和积分时间(见公式(1));胶片图像灰度的级别取决于胶片上受光强度,而受光强度取决于胶片底片上的照度和曝光时间。Im代表目标产生的电流信号与背景噪声电流信号之和;H代表目标产生的光强度。

　　式中:Em为目标和背景噪声在CCD靶面上的照度;t为积分时间(时间片段)。

　　H = E·t (2)

　　式中:E为目标和背景噪声在胶片上的照度;t为曝光时间[2]。

　　2.2　相遇段成像分析

　　当跟踪系统对某一目标(目标1)实现稳定跟踪后,在弹靶相遇段时,另有一目标(目标2)以速度V相对视轴运动,假设目标距离为L,摄影焦距为f,每帧图像的成像需要一定的时间积累,使得目标2在视场内的穿越有一定的长度,穿越的长度Δl为:

　　对于胶片成像胶片上成像的尺寸,使目标像从静态的l增加到了l+Δl,降低了实际的曝光量。对于电视成像的CCD靶面上穿越的像素为nd,假设每个像元尺寸为b:

　　由于目标2相对于视轴以速度V运动,目标2相对于视轴有一定的角度,将目标2相对速度进行水平和垂直两个方向的分解,依照式(3)可以看出,目标2在水平和垂直两个方向上都穿越了一定的距离。因此目标2成像在相遇段成像变长变宽[3-4]。

　　由式(3)、式(4)可以看出,经纬仪在拍摄相遇段图像时,目标2的像发生了变化,表现为目标2图像拉长变宽。也就是目标飞行的速度一定的情况下积分时间或曝光时间越长,目标2成像越长越宽;同样,积分时间一定目标2的速度越大目标2的成像越长越宽。