基于机器视觉与AR的电磁炮瞄准系统

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智能模拟电磁炮控制系统设计

智能模拟电磁炮控制系统设计
智能模拟电磁炮控制系统是一种基于电磁原理的炮控系统，具有高精度、高灵敏度和
高可靠性的特点。

本文将介绍智能模拟电磁炮控制系统的设计。

智能模拟电磁炮控制系统由硬件和软件两部分组成。

硬件包括电磁炮控制器、传感器
和执行器，软件包括数据处理和控制算法。

在智能模拟电磁炮控制系统中，传感器能够实时获取电磁炮的位置、姿态和环境参数
等信息。

传感器包括加速度计、陀螺仪、气压计等，通过这些传感器可以对电磁炮进行准
确的测量和跟踪。

数据处理部分将传感器获取的数据进行处理和分析，进而计算出电磁炮的姿态和位置。

数据处理算法主要包括卡尔曼滤波、扩展卡尔曼滤波等，这些算法能够准确地估计电磁炮
的状态。

控制算法通过对电磁炮的状态进行预测和控制，实现电磁炮的精确定位和目标追踪。

控制算法主要包括PID控制算法、模糊控制算法等，这些算法能够根据电磁炮的状态和目
标的位置，实时调整炮台的姿态和位置。

智能模拟电磁炮控制系统能够通过模拟电磁炮的运动和目标的位置，提供高精度和高
可靠性的炮控能力。

该系统适用于军事训练和仿真实验等领域，能够提高作战效率和减少
人员伤亡。

基于图像处理的模拟电磁炮自动打靶系统

收稿日期:2019-11-05 修回日期:2020-03-06基金项目:国家自然科学基金(61874059)作者简介:张　娟(2000-),女,研究方向为电磁发射技术;肖　建,博士,副教授,硕导,CCF 会员(A 8837M ),研究方向为嵌入式系统应用;童　祎,博士,教授,硕导,研究方向为类脑器件和系统㊂基于图像处理的模拟电磁炮自动打靶系统张　娟,堵大伟,布　瑾,肖　建,童　祎,何　南(南京邮电大学电子与光学工程学院,江苏南京210023)摘　要:电磁炮是利用电磁发射技术的新概念动能武器㊂针对现阶段火药发射的局限性以及现有电磁炮的自动性㊁可控性不够完善等问题,研究了一种基于图像处理的模拟电磁炮自动打靶系统㊂该系统通过OpenMV 图像识别定位具有颜色特征的靶标,舵机云台增加系统的自由度;采用激光雷达传感器测量电磁炮炮筒与目标靶的距离,通过预先拟合好的距离与充电电压的关系曲线确定电容充电电压;超级电容储能,放电时产生电磁力将弹丸射出,进而完成电磁炮自动打靶功能㊂实验结果显示,在摄像头视野范围和电磁炮射程范围内,通过图像处理技术该模拟电磁炮自动打靶系统可以准确击中目标环形靶,整个过程实时性高且耗时短㊂实现了电磁炮的高度自动性,增强了电磁炮发射的目的性,为未来电磁炮的深远发展提供了一种可能㊂关键词:OpenMV ;电磁炮;自动打靶;模拟;电压检测中图分类号:TP 302 文献标识码:A 文章编号:1673-629X (2020)09-0143-05doi :10.3969/j.issn.1673-629X.2020.09.026Automatic Shooting System of Simulated ElectromagneticGun Based on Image ProcessingZHANG Juan ,DU Da -wei ,BU Jin ,XIAO Jian ,TONG Yi ,HE Nan(School of Electronic and Optical Engineering ,Nanjing University of Posts andTelecommunications ,Nanjing 210023,China )Abstract :The electromagnetic gun is a new concept kinetic energy weapon using electromagnetic launch technology.Aiming at the limitation of gunpowder launching and the imperfection of the automaticity and controllability of electromagnetic gun ,an automatic target shooting system based on image processing is studied.The system uses OpenMV image recognition to locate the target with color charac⁃teristics ,and the steering engine platform increases the freedom of the system.The lidar sensor is used to measure the distance between the electromagnetic gun barrel and the target ,and the charging voltage of the capacitance is determined by the curve between the distance and the charging voltage that is fitted in advance.Super capacitor energy storage ,discharge when the electromagnetic force will be shot out of the projectile ,and then complete the electromagnetic gun automatic shooting function.The experiment shows that in the camera field of view and the range of the electromagnetic gun ,the simulated electromagnetic gun automatic shooting system can accurately hit the target ring target through image processing technology ,and the whole process has high real -time and short time.It realizes the high auto⁃maticity of electromagnetic gun ,enhances the purpose of electromagnetic gun launching ,and provides a possibility for the far -reaching development of electromagnetic gun in the future.Key words :OpenMV ;electromagnetic gun ;automatic target ;simulation ;voltage detection0　引　言随着科技的不断革新,军事武器的换代越来越快㊂以火药为代表的传统化学发射技术具有原理上的局限性,难以满足现代军事技术对更高速度㊁更高效率的追求,很有必要另辟蹊径㊂电磁发射技术利用电磁力代替火药发射物体,以超高的动能对目标进行杀伤摧毁,是当今世界各军事大国都在竞相发展的一类新概念武器技术[1-2]㊂电磁炮正是利用电磁发射技术制成的一种先进动能杀伤武器,它利用电磁场产生的洛伦兹力对金属弹丸进行加速,使其获得打击目标所需的动能[3-6]㊂电磁炮与其他火炮相比具有以下显著特点:弹丸初速高,炮口动能大;射击无声响,无炮口焰;射速第30卷　第9期2020年9月计算机技术与发展COMPUTER TECHNOLOGY AND DEVELOPMENT Vol.30　No.9Sep.　2020高㊁反应能力强;后勤供应简单,安全可靠等㊂近年来,对电磁炮理论的验证与研究已经成为一种新的趋势[7-8]㊂其中主要的工作有:蔡东如[9]提出了一种微型电磁线圈炮的设计与实现方法,利用升压模块与储能电容等成功发射了炮弹㊂陈鹏旭[10]提出了一种三级加速便携式电磁炮的设计和制作方法,实现了电磁炮更远的发射距离㊂张荣达[11]提出了基于线圈炮实验对其效率影响因素的研究方法,得出每个影响因素均存在一个最佳值使得线圈炮的效率最大,即一定程度上提高了电磁炮发射效率㊂然而这些研究主要体现于电磁炮的发射,对电磁炮发射的自动性以及自主性还有明显的不足,无法满足新兴军事技术的需求㊂文中基于现有电磁线圈炮的设计与制作方法,针对目前电磁炮射程不易调节㊁不能对指定物体射击及自动性差等问题,研究了一种基于图像处理的模拟电磁炮自动打靶系统,通过OpenMV识别并定位颜色靶标,根据其与图像中心的像素差值不断调整舵机左右转动,激光测距获取红色目标环形靶与模拟电磁炮的距离,模拟电磁炮驱动电路控制超级电容充放电状态,从而实现模拟电磁炮自主寻找目标并进行打靶㊂充分验证了电磁炮的发射原理,实现了电磁炮的自动性与智能化㊂1　系统整体设计方案该模拟电磁炮自动打靶系统主要包含图像处理子系统㊁激光测距子系统以及驱动电路子系统㊂采用TM4C123GH6PM作为TM4单片机最小系统控制电路,进行各子系统数据的处理与状态的控制㊂由OpenMV摄像头在其视野范围内定位出红色环形目标靶,TM4单片机获取摄像头返回的目标靶像素值并以此控制舵机云台转向,直至目标靶与图像中心的像素差趋于零㊂在获取激光测距模块的返回值后,进行电容电压的数据处理与计算,从而控制驱动电路子系统的状态㊂另外,串口屏控制平台控制整个系统的一键启动,电容电压值在串口屏上实时显示,直观体现出电容电压与模拟电磁炮射程的关系,也一定程度上保障了系统的安全性,防止因充电电压过大而损坏电路㊂在系统的搭建过程中,应使舵机云台㊁模拟电磁炮炮筒㊁OpenMV摄像头㊁激光雷达摆放水平且其中心在同一条竖直线上,从而保证了炮弹会正对着红色目标环形靶出射㊂系统的整体结构示意图如图1所示㊂德州仪器的Tiva TM C系列ARM Cortex-M4微控制器具有顶级性能和高级集成功能㊂适用于需要控制成本,同时又需要大量控制和连接能力的应用,如低功耗手持智能设备㊁游戏设备㊁家用和商用监控㊁工厂自动化等多个领域㊂另外,TM4C123FH6PM微控制器的优势还在于能够方便地运用多种ARM的开发工具和片上系统(SoC)的底层IP应用方案,以及广大的用户群体㊂TM4C123FH6PM微控制器代码大多与Tiva TM C系列产品线兼容,满足了用户多样性与设计灵活性的需求㊂该系统主要运用其进行数据的快速准确处理与交互功能㊂图1　系统结构示意图1.1　图像处理子系统图像处理子系统主要包含OpenMV摄像头㊂OpenMV是一种可扩展㊁开源㊁低成本㊁支持Python的机器视觉模块,以STM32F427CPU为核心,集成了OV7725摄像头芯片,引出UART,I2C,SPI,PWM, ADC,DAC以及GPIO等接口方便扩展外围功能㊂功能强大,大大简化了机器视觉的算法编程,因其操纵的简洁性㊁程序的完备性㊁功能的全面性,在颜色识别㊁形状识别以及目标追踪领域发挥着重要作用[12-14]㊂在本模拟电磁炮系统中,需要摄像头对目标靶进行识别㊁追踪并返回像素坐标,故使用OpenMV这种低能耗㊁高集成㊁功能完善的摄像头㊂模拟电磁炮需对靶进行射击,为了保证炮弹出射方向的准确性,必须要求摄像头在其视野范围内准确识别并定位出红色目标环形靶的位置,像素位置的偏差会影响舵机云台PWM的调节值,导致炮筒与靶中心不在同一条直线上㊂故OpenMV摄像头在该系统中起着举足轻重的作用㊂1.2　激光测距子系统超声波测距与激光测距均能完成获取模拟电磁炮炮筒与红色目标环形靶距离的功能㊂超声波测距传感器也可以用于检测距离较远的物体,而且由于它不是光学装置,所以不受颜色变化的影响,但超声波传感器的原理是声速测距,存在一些固有的缺点,在本电磁炮自动打靶系统中,主要有以下影响:(1)超声波检测的目标必须处于与传感器垂直方位偏角不大于10°角以内㊂若待测靶标中心与电磁炮炮筒偏离一个小角度即不垂直转态,将会影响实际射程的测量,从而导致脱靶㊂(2)超声波传感器不适宜在多风的场合和温度梯度较大的场合㊂温度梯度较大会造成声速的变化㊂即㊃441㊃计算机技术与发展第30卷对此系统运行的环境要求提出了较高的条件㊂而激光测距传感器的优势能解决上述所有场合的检测㊂自1960年世界上第一台激光器诞生后不久,激光测距凭借其方向性高㊁单色性好㊁抗干扰能力强等优点,被广泛应用于工业自动化监控㊁建筑测量等场合[15]㊂相比于其他光学测距和声波测距,激光能够适应更为广泛的外界环境,并且具有更高的测量精度与更远的测量范围㊂在本模拟电磁炮自动打靶系统中,进一步提高了打靶的准确性㊂激光测距子系统主要包含了TFmini-Plus小型激光雷达模块,实现了模拟电磁炮炮筒与红色目标环形靶的测距功能㊂激光传感器工作时,先由激光二极管对准目标靶发射激光脉冲,经目标靶反射后激光向各方向散射㊂部分散射光返回到传感器接收器,被光学系统接收后成像到雪崩光电二极管上㊂雪崩光电二极管是一种内部具有放大功能的光学传感器,因此它能检测极其微弱的光信号㊂模拟电磁炮射程的测量即可通过光脉冲发出到返回被接收所经历的时间来计算㊂因为光速较快,需保证时间测量的准确性㊂将所测的距离通过UART通信串口返回给TM4单片机㊂1.3　驱动电路子系统模拟电磁炮的驱动电路子系统主要由升压模块㊁超级电容㊁可控硅㊁整流二极管㊁线圈㊁继电器组成㊂超级电容对线圈放电时电流较大,采用普通的空气开关比较危险,故这里采用可控硅开关㊂制作线圈时,将线圈均匀地缠绕在模拟电磁炮炮筒的底部,线圈的匝数影响炮弹的出膛速度,但并不是匝数越多越好,匝数越多,也意味着电阻越大,在放电时产生的焦耳热就越多,造成线圈发热等不必要的能量损失,模拟电磁炮的精度也会大大下降,故需要找到线圈匝数的最佳平衡点㊂继电器是一种用小电流去控制大电流运作的一种自动开关”,在本系统电路中通过TM4单片机控制继电器的开与关,起着自动调节㊁安全保护的作用㊂2　模拟电磁炮自动打靶模拟电磁炮自动打靶程序流程如图2所示㊂2.1　OpenMV目标靶定位准确使用此模拟电磁炮自动打靶系统的关键在于OpenMV摄像头对红色目标环形靶的识别效果,只有正确定位出红色目标环形靶的位置,系统的功能才能继续往下执行㊂OpenMV摄像头在其视野范围内识别并定位出红色目标环形靶,并将其中心点坐标通过串口传送给TM4单片机,TM4单片机数据解析成功后,计算出其与图像中心的像素坐标差,作为PID调节的输入变量值,并将PID调节的输出值赋给舵机云台的PWM,控制舵机云台转动直至模拟电磁炮炮筒正对红色目标环形靶中心㊂为了便于直观地判断模拟电磁炮炮筒与红色目标环形靶的位置关系,在炮筒正上方增加了激光笔,舵机云台停止转动时,激光点应在红色目标环形靶的正中心㊂本系统目标靶定位的具体流程如下:图2　模拟电磁炮自动打靶程序流程(1)利用uart.init()函数对串口的波特率㊁停止位㊁奇偶校验等进行设置,sensor模块设置感光原件基础参数,使其像素格式为RGB565并回传像素大小为320×240的图像㊂同时关闭白平衡和自动增益,防止其影响色彩的识别和分辨㊂设定红色区域的LAB色彩区间阈值,通过实验测试该系统选定(30,100,15, 127,15,127)为比较合适的红色区域阈值㊂(2)利用img.find_blobs()函数识别图像中所有的红色色块㊁定位像素点的坐标值并忽略掉像素值小于50×50的区域㊂为防止外界光线影响,将像素间距十分接近的色块进行合并㊂在本系统中只需要识别出一种红色物体即红色环形靶标,通过色块像素面积的比较筛选出面积最大的红色色块,利用img.draw_ rectangle()函数将其用矩形框在显示界面上框出来,并用白色十字标出矩形框中心,以便后续调节OpenMV摄像头中心㊁炮筒中心㊁激光点中心三点交汇㊂(3)在串口通信中,采用帧头+数据+帧尾”的数据格式发送给TM4单片机,便利了TM4单片机的数据解析,提高了数据传送的准确性㊂为避免十六进制数据返回给TM4单片机时发生溢出,需将回传的像素㊃541㊃　第9期张　娟等:基于图像处理的模拟电磁炮自动打靶系统坐标值取中值,TM4单片机接受时将数据加倍即可㊂这样,TM4单片机便获取了靶标中心的像素点坐标,将其与图像中心X方向的像素值做差,即得到调节舵机云台转动的像素差值㊂(4)在固定系统机械装置时,使激光点正对红色目标环形靶中心,表示此机械装置在竖直方向上准确固定,舵机云台只需左右转动寻找目标靶㊂调节舵机云台左右转向时,像素差作为PID控制器的输入变量,经过PID控制器的P㊁D控制因子对舵机云台的PWM 进行调节,合适的比例调节和微分调节可以实现舵机云台在定位出靶标后,稳定的向左或向右转动,直至像素差趋于零,直观上体现出来的是激光点在红色目标环形靶正中心,表示炮弹会正对着靶标中心出射㊂其中,P㊁D值需通过多次实验选择出最佳值,使得系统装置更加灵活㊁有序㊁稳定㊂2.2　电容充电电压计算在舵机云台停止转动后,代表电磁炮炮筒正对着目标环形靶,代表此系统通过OpenMV摄像头已经定位出红色目标环形靶的具体方向与准确位置㊂此时激光雷达的测距值便是红色目标环形靶距炮筒的水平距离,即获取了所需的模拟电磁炮的射程㊂单片机读取激光雷达测距值,为保证数据的准确性,可多次测量取距离的平均值㊂模拟电磁炮射程获取后,超级电容开始充电㊂因为电容充电电压是关于模拟电磁炮射程的一次函数即任一充电电压值有唯一确定的电磁炮射程与之对应,根据预先拟合好的模拟电磁炮射程与电容充电电压的关系曲线,可以获取电容两端的理论充电电压值㊂在给电容充电的过程中,软件设计若电容充电电压值达到所需阈值,停止充电,随即开关控制模拟电磁炮放电,在电磁力的作用下炮弹出射㊂其中,拟合电容充电电压与模拟电磁炮射程的关系曲线方法如下:(1)电容充电电压值可达到四百多伏,由于TM4单片机采集电压值大小的限制,将两个串联在一起且比例适当的电阻并联于储能电容两端,其中较小电阻的阻值不能超过TM4单片机采集电压的阈值,即起到一个良好的分压作用㊂TM4单片机采集其中较小电阻的电压值,并通过两个串联电阻的比例关系计算得出实际储能电容两端的电压㊂(2)按固定间隔如5V依次增加储能电容两端电压,在每一个电压值下发射三次模拟电磁炮,测量模拟电磁炮射程并获取平均值,记录实验数据㊂(3)获取一组实验数据后,运用Matlab根据离散的储能电容两端电压与模拟电磁炮射程之间的关系拟合出所需曲线㊂拟合的曲线对模拟电磁炮打靶的准确性至关重要㊂在拟合曲线时,应控制炮弹大小与质量㊁线圈发热情况等外界环境变量一致㊂在追求较高的准确性时,也可多次进行曲线的模拟选取最佳关系曲线㊂2.3　驱动电路控制打靶模拟电磁炮驱动电路示意图如图3所示㊂12V 电源电压经过升压模块,得到100V至400V的连续可变直流高电压,升压模块连续使用时需要注意散热问题,切不可使输出端短路㊂这里必须注意升压器额定的输入和输出电压必须与直流电源和电容的额定电压匹配,否则容易损坏㊂此高电压通过整流二极管后给储能电容充电,整流二极管具有明显的单向导电性,可以将交流电能转变为直流电能㊂这里采用硅整流二极管,其击穿电压高,反向漏电流小,高温性能良好,有利于模拟电磁炮系统高效稳定运行㊂储能电容采用容量较大的超级电容,超级电容耐压值高,容量大,采用并联的方式可以进一步增大容量,满足了模拟电磁炮远射程时电容高放电电压的需求㊂图3　电磁炮驱动电路示意图放电时,储能电容与线圈组成一个回路,根据麦克斯韦电磁场理论可得变化的电流产生磁场,弹丸获得的强大磁场力将其弹射出㊂线圈加速原理如图4所示㊂因此,模拟电磁炮炮弹的射程与线圈的匝数㊁炮弹质量㊁放电电压等影响因素的关系可以通过理论值计算出来,但实际结果与理论值的误差很难避免㊂本系统采用如上述所述的拟合模拟电磁炮炮弹射程与电容充电电压关系曲线的方法进行发射㊂具有更高的准确度与更好的直观性㊂图4　线圈加速原理电容充放电的详细过程为:㊃641㊃计算机技术与发展第30卷(1)当开关1闭合时,储能电容通过升压模块进行充电,TM4单片机实时检测电阻1的电压值,一旦达到预定值后,停止充电,即断开开关1㊂(2)当开关1断开时,电路处于待发状态,由于可控硅开关的阻碍,超级电容不能向线圈放电㊂可控硅开关起到了很好的保护电路的作用,实现了放电状态人为可控的功能,提高了模拟电磁炮的性能㊂(3)接着闭合开关2,可控硅开关被激发导通,超级电容开始向线圈放电,击发弹丸㊂(4)开关1㊁2在程序自动运行状态下通过继电器实现,其中开关1为充电继电器,开关2为放电继电器㊂另外,本装置额外接有手动按钮,即电容可手动充放电,也保证在紧急情况下电容可以手动放电,增强了系统的安全性㊂开关的闭合与断开对应于TM4单片机上LED灯的亮灭,增强了系统的直观性㊂3　实验结果分析在本实验中,通过OpenMV摄像头识别红色目标环形靶,不断调整舵机转向直至红色目标环形靶中心与图像中心像素差在误差允许的范围内,激光测距后得到预定电压值,随即超级电容充放电完成打靶㊂整个过程只需在串口屏上一键启动,也可以通过按键实现,完成了基于图像处理的模拟电磁炮的自动打靶㊂调节模拟电磁炮炮筒的俯仰角以及电容充电电压均能改变炮弹射程㊂在实验过程中,首先测试了模拟电磁炮炮筒俯仰角与炮弹射程的关系,发现对角度测量要求的精确度高,比较小的角度偏差便可能导致射程的较大误差,难度较大㊂而充电电压的改变较之角度的改变更为直观与准确,故本实验把模拟电磁炮炮筒俯仰角固定在了一个合适角度,只控制充电电压的变化㊂表1是电容电压与射程实验测量中选取的五组具有代表性的数据结果㊂表1　实验测试数据电容电压/V理论射程/cm实际射程/cm误差/%3501661660.003702122130.473902402380.834102782811.084303573570.00 由实验结果分析可知,由于OpenMV图像处理的加入,红色目标环形靶的定位很准确,实际模拟电磁炮的射程与预期的射程误差很小,表示此系统的精确度较高㊂另外,在多次打靶之后,线圈会出现一定程度的发热情况,导致模拟电磁炮射程低于理想射程,实验中增加了外接风扇给线圈散热㊂4　结束语现代战争是涵盖多领域㊁多维度㊁全时域㊁高烈度的综合较量㊂电磁炮是利用电磁技术形成的新概念杀伤武器,在能源利用率以及成本条件上与传统火炮相比具有极大的优势,已成为军事强国研发的重点㊂加速电磁发射技术的发展已成为各国争夺战争主动权的主要举措之一㊂基于图像处理的模拟电磁炮自动打靶系统对电磁炮进行了小型化处理,验证了电磁发射的原理,成功改进了现有电磁炮自主性差㊁可调性差等问题㊂实验结果显示,该系统完成了对指定目标的高精度自主打靶,具有潜在的应用价值与推广性㊂参考文献:[1]　曹鹤举.简析电磁发射技术的原理,发展现状及应用前景[J].科技风,2019(1):198.[2]　SHI G,ZHANG Y,LIAO Y,et al.Characteristics of the e⁃lectromagnetic radiation emission from coaxial cable of atype inverter[C]//6th international symposium on micro⁃wave.Shanghai:IEEE,2015:485-488.[3]　刘增俊.模拟电磁曲射炮的设计[J].技术与市场,2019,26(11):77-78.[4]　李　阳,秦　涛,朱　捷,等.电磁轨道炮发展趋势及其关键控制技术[J].现代防御技术,2019,47(4):19-23. [5]　GE X,CAO B,LI J,et al.Research on evaluation of electro⁃magnetic railgun efficiency[C]//17th international symposi⁃um on electromagnetic launch technology(EML).[s.l.]:IEEE,2014.[6]　李　军,严　萍,袁伟群.电磁轨道炮发射技术的发展与现状[J].高电压技术,2014,40(4):1052-1064. [7]　苏　瑞,于　浩,周沛泽,等.基于openmv的电磁炮智能控制系统[J].科技视界,2019(30):47.[8]　江阳明.多级感应线圈型发射器效率影响因素的优化设计与实验研究[D].成都:西南交通大学,2018. [9]　蔡冬如,毛桂平,曹靖伟,等.微型电磁线圈炮的设计与实现[J].价值工程,2018,37(29):156-158. [10]陈鹏旭.一种三级加速便携式电磁炮的设计和制作[J].电子制作,2018(12):14-15.[11]张荣达,张　鹏,邵　麒,等.基于线圈炮实验对其效率影响因素的研究[J].大学物理实验,2018,31(2):28-30. [12]田　渠,罗　淦,尹海涛.基于OpenMV的智能跟踪小车设计[J].计算机测量与控制,2019,27(8):167-170. [13]ZHOU Linjie,XU Enyi,CHEN Donghong.Design of rollingball control system based on OpenMV[J].Journal of PhysicsConference Series,2019,1303(8):012102. [14]刘义亭,董梦超,黄家才,等.基于OpenMV的目标跟踪系统设计[J].南京工程学院学报:自然科学版,2019,17(1): 39-44.[15]KIM H J,LEE E G,KIM C Y.A high-multi target resolu⁃tion focal plane array-based laser detection and ranging sen⁃sor[J].Sensors,2019(5):1210.㊃741㊃　第9期张　娟等:基于图像处理的模拟电磁炮自动打靶系统。

基于电磁原理实现的模拟电磁炮PPT

PWM初始化设置频率、精度
结构搭建电路设计发射控制云台控制小车控制
信号接收
前进
左转
停止
右转
后退
PWM调整输出
本系统采用的是具有两个直流电机的履带车模，使用调整差速的方式实现转向。STM32接收蓝牙信号后输出PWM，控制电机转动，具体流程图如上所示。
10
现已解决的关键问题
（1）电磁炮系统电路设计。（2）电磁炮发射控制程序设计（3）车模、云台控制部分（4）蓝牙信号处理
毕业设计结束后需要增添的部分
（1）加入雷达信号处理，实现路径规划。（2）加入图像识别，实现自主跟踪。
11
基于电磁原理实现的模拟电磁炮
第一部分研究背景
项目实施的目的、意义
小型化
智能化
低成本
易操作
第二部分研究框架
项目研究内容
1 结构 2 电路 3 发射 4 云台 5 人机搭建源自设计控制控制
交互
项目研究内容
结构搭建电路设计发射控制云台控制小车控制
本系统主要由小车、电磁炮发射系统、舵机云台三部分搭建而成。搭建的结构比较紧凑，从下往上一共是3层电路板，依次是电机驱动板、主控板、电磁炮系统电路板。
6
项目研究内容
结构搭建电路设计发射控制云台控制小车控制
如图，这三部分电路是该系统的主要设计电路。主板是用的STM32系列芯片，驱动板设计的是双H桥驱动，电磁炮系统电路主要由ZVS升压模块、继电器、可控硅和超级电容组成。另外该系统还设计了蜂鸣器、激光等辅助电路。
7
项目研究内容
结构搭建电路设计发射控制云台控制小车控制
STM32
继电器吸合

基于OpenMV的自动瞄靶电磁曲射炮系统设计

基于OpenMV的自动瞄靶电磁曲射炮系统设计
霍典旸;常宇楠;刘宇航;邵麒羽;崔家栋
【期刊名称】《移动信息》
【年(卷),期】2024(46)3
【摘要】自动瞄靶电磁曲射炮系统是一种新型的火炮系统,其具有自动瞄准和射击功能。

该系统可以在战场上实现对目标的快速、准确打击,提高了作战效率和战场态势感知能力。

此外,自动瞄靶电磁曲射炮系统还具有较低的噪音和较低的热辐射,使其在现代战争中具有更强的隐蔽性。

为了使自动瞄靶电磁曲射炮系统更高效、精准和智能化,文中基于OpenMV对自动瞄靶电磁曲射炮系统进行了设计,并在介绍设计的目的、意义的基础上,分别从系统设计整体思路、系统模块划分、系统接口设计、系统硬件设计、系统软件设计以及系统安全设计几个方面,对基于OpenMV 的自动瞄靶电磁曲射炮系统设计的总体框架进行了阐述。

【总页数】3页(P299-301)
【作者】霍典旸;常宇楠;刘宇航;邵麒羽;崔家栋
【作者单位】西安交通工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TP23
【相关文献】
1.基于STM32的模拟电磁曲射炮实验系统设计
2.基于OpenMV的自动瞄靶电磁曲射炮系统
3.一种自动寻靶的模拟电磁曲射炮的设计与实现
4.基于STM32的模拟电磁曲射炮系统设计
5.基于嵌入式与大数据技术的模拟电磁曲射炮系统设计
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智能瞄具是什么原理的应用

智能瞄具是什么原理的应用1. 引言智能瞄具，又称为智能准星，是一种能够辅助射击人员进行精准瞄准的装置。

在军事和射击领域中得到广泛的应用。

智能瞄具通过利用先进的传感器技术和数据处理算法，对目标进行识别、跟踪和瞄准，提供精确的射击指导，大大提高了射击的准确性和效率。

2. 工作原理智能瞄具主要通过以下几个步骤来实现精准瞄准：2.1 目标识别智能瞄具首先依靠高性能的图像传感器对周围环境进行扫描和图像采集。

利用先进的计算机视觉技术，通过图像处理算法提取出目标的特征，如形状、颜色、纹理等，在图像中准确地识别出目标。

2.2 目标跟踪一旦目标被识别出来，智能瞄具会通过跟踪算法对目标进行实时跟踪。

跟踪算法可以根据目标的运动轨迹和速度，对目标进行准确的预测和跟踪。

通过计算目标的位置和运动状态，智能瞄具可以在动态环境中实现精确的目标跟踪。

2.3 瞄准计算在目标跟踪的基础上，智能瞄具会利用内置的计算机和算法来对目标进行瞄准计算。

根据目标的位置、距离、速度等信息，智能瞄具可以计算出瞄准的需要调整的参数，如瞄准角度、瞄准高度等。

2.4 瞄准指导最后，智能瞄具将根据瞄准计算的结果，向射击人员提供精确的瞄准指导。

瞄准指导可以通过激光瞄准器或显示屏等形式呈现给射击人员。

射击人员只需按照指导进行瞄准调整，即可实现精准打击目标。

3. 应用领域智能瞄具在军事和射击领域有着广泛的应用，以下是它的一些主要应用领域：3.1 武器系统智能瞄具可以被集成到各种武器系统中，如步枪、机枪、坦克炮等。

通过提供精确的瞄准指导，智能瞄具可以显著提高武器系统的射击准确性和命中率，增强作战力量的实力。

3.2 射击训练智能瞄具在射击训练中也得到广泛应用。

通过模拟实际战场环境和目标，智能瞄具可以提供更真实的训练体验。

射击人员可以通过使用智能瞄具进行虚拟射击训练，提高射击技能和战斗能力。

3.3 民用射击除了军事应用，智能瞄具也在民用射击领域得到应用。

对于射击爱好者和专业射手来说，智能瞄具可以提供更加精准和有趣的射击体验。

基于OpenMV视觉伺服的高精度电磁炮实验装置系统

1引言目前，大部分高校使用传统实验箱装置开展电子电路设计、单片机设计等实验课程，此类实验箱存在功能单一、价格昂贵、可扩展性不强等缺点。

因此，急需开发一套价格低廉、可操作性强的实验装置。

电磁炮演示装置利用“电生磁”与“磁生电”的物理原理实现对球体的发射，可通过单片机编程调整出炮管的发射角度，小型化、便携式的电磁炮实验教学装置能极大地提升学生的实验操作能力。

目前，各大高校也纷纷采用电磁炮装置作为实验教学工具，然而从所检索到的数据来看，目前用于教学的电磁炮装置存在模型体积庞大、结构简单、实际功能较为单一等需要改进的地方，并且一般只具有储能与发射功能，远不能满足高校对电磁学的实验演示要求。

本文研制了基于OpenMV 视觉伺服的高精度电磁炮实验装置，涉及视觉伺服、机电一体化、电磁理论等诸多领域，具有效果直观、可操作性强、控制性能好等优点。

使用该款装置能基本涵盖单片机的教学实践内容，也可通过增加功能动态适应单片机技术发展，最大化地增加了教具的趣味性和多样化特征。

2总体方案设计与工作流程该电磁炮教学装置大致可分为总控制模块、视觉分析模块、操作模块、充放电模块和发射模块，其中又可细分为控制电路、瞄准电路、测距电路、显示电路。

控制电路包括依次连接的电源、单片机电路、升压整流电路、限流充电电路、稳压电路、继电器开关电路和发射电路；按键模块包括充放电开关、发射开关和距离输入按键；瞄准电路包括OpenMV 模块和云台；测距模块包括超声波测距器；显示电路为加在单片机上的LED 屏组成。

其具体工作原理和步骤如下：步骤1：在需要进行电磁炮演示实验时，首先，学生需先放置目标模型，插上24V 电源1-1接口，为稳压器供电，继而【基金项目】广东省企业重点实验室（2020B121202001）。

2019年第二批产学合作协同育人项目（201902110026，201902120034，201902120035，201902110027）。

未来战争中的AI智能激光与电磁武器

未来战争中的AI智能激光与电磁武器激光和电磁武器一直以来都是军事科技领域的热门话题。

随着科技的不断进步和发展，人们普遍认为未来战争中的AI智能激光与电磁武器将成为主要的作战手段。

本文将探讨这两种武器在未来战争中的应用和影响。

一、AI智能激光武器的发展趋势AI智能激光武器是结合了人工智能和激光技术的高科技武器。

其主要特点是精确打击和高效能量输出。

AI智能激光武器具备自主辨识目标、全自动瞄准和定位、高速射击等功能，能够有效应对复杂的战场环境和多样的目标。

1. 精确打击能力AI智能激光武器通过激光束的聚焦和精确瞄准，可实现对目标的精确打击。

与传统武器相比，激光武器具备更高的命中率和杀伤力，可以准确摧毁敌方的武器系统、无人机等目标，改变战场态势。

2. 高效能量输出激光武器通过将能量转化为光束进行输出，能够以光速传播，击中目标后迅速释放能量，实现瞬间破坏。

与常规弹药相比，激光武器不需要携带大量弹药，能够实现连续射击，具备更高的射速和耐久性。

3. 自主辨识目标AI智能激光武器通过搭载先进的感知和识别系统，能够对目标进行自主辨识和分类。

激光武器能够识别敌方目标并自动锁定，实现全天候、全自动的打击能力，大大提高了作战效率和侦察能力。

二、电磁武器在未来战争中的应用电磁武器是利用电和磁的相互作用来产生杀伤力的武器系统。

未来战争中，电磁武器将成为一种重要的武器类型，其应用主要表现在以下几个方面。

1. 电磁脉冲武器电磁脉冲武器利用强大的电磁脉冲波，能够对电子设备和电力系统造成严重的干扰和破坏。

未来战争中，电磁脉冲武器将成为摧毁敌方通信、雷达和导航系统的重要手段，可以实现对敌方作战能力的降低。

2. 高能电磁武器高能电磁武器包括高能激光武器和高能微波武器。

高能激光武器利用激光束对目标进行高能量的聚焦和击打，能够在瞬间摧毁敌方装甲和武器系统。

高能微波武器则通过发射高能微波来破坏敌方电子设备和电力系统。

3. 电磁轨道炮电磁轨道炮是一种利用电磁力将弹丸加速到超高速的武器系统。

基于机器视觉与AR的电磁炮瞄准系统

基于机器视觉与AR的电磁炮瞄准系统本项目构造出电磁炮的模拟系统，目的是构建出一套完整的具有继承性的电磁炮瞄准系统，具体实现定点发射、智能控制调节、动态目标捕捉功能，并在此基础上利用AR技术构造出虚拟环境下的电磁炮。

标签：动态目标捕捉；AR技术；智能控制一、背景介绍电磁炮是一种远程、高能、多任务的武器，也是一种不太昂贵、具有高杀伤力和远程打击能力的攻击性武器。

中国电磁武器的发展情况良好，性能已经很先进，射程能达600公里超美1倍，但是，如此高速和超远程的武器如何瞄准却成难题。

此外，电磁炮的研究门槛极高，只有在从事国防事业的高端人士才有机会接触，这使得在该领域无法广集思路，有兴趣的人无从动手了解。

二、核心技术1.电磁炮硬件模拟系统为完成电磁炮的瞄准系统，需要构建一套符合实际情况的模拟电磁炮，由此瞄准系统才有实际意义。

经计算，我们以1：100的比例搭建模拟系统，最大限度地还原实际情况。

采用STM32系列单片机作为主控芯片，电磁炮的定位、瞄准程序基本在此完成。

其具有执行代码效率高,工作频率高，外设资源丰富，I/O口资源丰富等众多优点，适用于本系统。

电压方面使用低压方案。

以安全性和合法性考虑，系统的发射能量满足要求即可，因此用于模拟系统所需的初速度不需要太大，且低压状态下增加电容数量也能放出大电流。

此方法降低了升压的难度，低压状态下系统也较为安全。

供电上使用普通电解电容供电，MOS管作为开关。

由电磁炮原理可知，我们需要给线圈一次短暂的通电，来提供电磁力推动弹丸。

直流电供电慢，无法在短时间内提供大电流，因此使用电解电容。

电解电容具有放电速度极快的特点，能够瞬间放出大量电流，使线圈在短时间内产生电磁力，推动弹丸发射。

且MOS 管具有很高的开断速度，适合用于本系统，单片机通过输出的脉冲宽度即可控制弹丸发射的初速度。

2.控制动态算法：电磁驱动器和系统控制器设计：设计制作出适合电磁炮发射的驱动器，通过状态反馈控制，PID 控制等算法，驱动电磁炮实现动态精确；自适应PID控制算法：输入或识别得到的距离d，通过PID算法，調节单片机输出的PWM波，以此调节舵机转角。

基于openmv的电磁炮智能控制系统

基于openmv的电磁炮智能控制系统作者：苏瑞于浩周沛泽兰扬来源：《科技视界》2019年第30期【摘要】本文根据电磁曲射炮的工作原理，结合当前嵌入式系统设计方法实现了以STM32F103为核心的电磁炮智能发射控制系统，该系统由发射装置和控制装置两部分组成，本文选择基于 OpenMV 机器视觉模块，通过调焦摄像头识别标识物，实现对发射装置方向的控制。

通过对实验数据的分析，得出最终控制算法，从而提高了电磁炮射击落点的准确度。

【关键词】电磁;升压电路;OPENMV;角速度控制中图分类号： TJ866 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2019）30-0047-001DOI：10.19694/ki.issn2095-2457.2019.30.0210 引言电磁炮可以利用电磁能推动物体运动，其威力远大于传统的火炮，从而引起了国内外的广泛关注。

而OpenMV相较于其他视觉模块，体积小、功能多且易于安装，从而选择OpenMV 为基础模块，实现电磁炮的智能控制系统。

1 系统与方案系统包括STM32F103单片机、升压模块、直流舵机、OpenMV、线圈，由OpenMV视觉模块进行目标定位[1]，进而由单片机控制电机来控制炮管的方向与速度，由电源控制线圈发射，达到精确命中目标的目的[2]，框图如下图1：图1电路方案选择根据电容充放电原理，自行搭建电路。

电容充电时间短，且放电的瞬间可以产生巨大电能，通过升压模块[3]，将电压储存在电容中，可以有效控制钢珠的发射。

单片机方案选择STM32F103单片机。

STM32具有丰富的硬件资源，拓展性强，接口多且相对简单，因为它本身带有功能，工作速度快，高性能、低成本、低电压、节能，外围接口丰富，适用于要求功能多的装置上。

单片机方案选择STM32F103单片机。

基于机器视觉技术的射击训练系统研究与设计

１２３
福建电
脑
２１０２年第４期
取靶心的位置后．采用图像剪影法１行光斑的识８］进硬件部分主要实现激光的触发及发射、目标别及光斑相对靶心坐标的计算。靶图像的采集、据的传输、音报靶及智能测评数语结果显示，要包括激光器、光控制部件、Ｃ主发ＣＤ摄像机、Ｓ — ３１ＵＢＴ０采集卡、算机等硬件，硬件计各
２１０２年第４期
福建电射击训练系统研究与设计
林忠，罗德林，吕培聪（厦门大学信息科学与技术学院自动化系福建厦门３１０６０５）
【摘要】针对现有自动报靶系统只能简单评价射击成绩，不能全面了解射击技术水平的：
定性无法获得．导致传统的训练评估方法不利于所有的射击数据以表的形式存人ＳＬＳｎｅ服务Ｑｅ，ｒ射手竞技水平的评估和快速提高。器中，可对历史数据进行查询、排序、新及统计更
目前国内外已有的多种射击训练系统．如芬处理，为训练计划的实施提供数据支持与分析同。兰的ＮｐｅＳ一０ｏ激光测试系统［ｏｔｌＴ２０２］罗斯的当ＣＤ摄像机重新捕捉到目标靶上出现光斑时．、俄Ｃ
面、在的不足，给出下步训练建议。系统能真存并

机器视觉技术在军事领域中的应用教程

机器视觉技术在军事领域中的应用教程近年来，随着科技的不断进步和发展，机器视觉技术在军事领域的应用越来越广泛。

机器视觉技术利用计算机对图像和视频进行处理和分析，能够模仿人眼的感知能力，实现对目标的检测、识别和跟踪。

本文将介绍机器视觉技术在军事领域中的应用。

一、目标检测与跟踪军事领域中，目标检测和跟踪是非常重要的任务。

机器视觉技术可以通过图像和视频中的目标识别与跟踪，帮助军事单位快速获得敌方目标的位置和移动轨迹。

在这方面，远程无人机的应用尤为突出。

通过搭载机器视觉技术的无人机，可以实时监测战场上的目标，并及时向指挥官提供目标信息，实现战场态势的掌握和预警。

二、智能识别和分类任务机器视觉技术还可以应用于军事目标的识别和分类。

通过训练模型和算法，机器视觉系统可以识别和分类战场上各种各样的军事目标，如坦克、战车、飞机等。

这些信息可以为指挥官提供决策支持，增强军队的作战能力。

同时，机器视觉技术还可以辅助军事单位对地理和环境信息的分析和判断，帮助制定相应的战略和战术。

三、交通监控与安全在军事基地及前线阵地的交通管理中，机器视觉技术也发挥着重要作用。

通过监控摄像头和相应的算法，机器视觉系统可以实时监测和分析交通状态，检测异常情况，如入侵者或夜间巡逻。

这有助于提高基地和阵地的安全性，并能够降低人员的负担和工作量。

四、辅助作战和训练机器视觉技术还可以用于军事单位的作战训练和模拟。

现代的训练场地通常配备有大量的监控设备和传感器，以模拟真实战场情况。

通过机器视觉技术，可以实现对作战过程的记录和回放，为指挥官和士兵提供宝贵的训练经验和教训。

此外，机器视觉还可以模拟敌方目标的行为和动作，帮助军事单位进行反恐演习和作战模拟，提高对不同情况下的应对能力。

五、辅助维护和修理机器视觉技术在军事装备的维护和修理方面也有广泛的应用。

通过监测和分析装备表面的图像信息，机器视觉系统可以帮助军事单位检测和识别潜在的故障和问题，并及时采取修理和维护措施。

一种基于双目视觉的消防炮瞄准系统设计

76一种基于双目视觉的消防炮瞄准系统设计一种基于双目视觉的消防炮瞄准系统设计Design of Targe）isg System of Fire Mositor Based on Binocular Stereo Visio&刘盛鹏（应急管理部上海消防研究所，上海200438）摘要:针对消防炮射流瞄准和精确打击问题，提出一种基于双目视觉的消防炮瞄准系统设计方案。

该方案利用IP视频传输技术，设计了基于IP相机的双目视觉系统，并对测量精度进行定量分析，获取相机参数要求,并进行了整体设计遥同时，采用闭环控制技术对消防炮进行改造设计，该系统可有效进行射流提取、落点监控和消防炮姿态精确控制，实现射流精准打击，提高消防炮灭火效能。

关键词：消防炮；双目视觉;射流瞄准Abstract:Aiming at the problem of fire monitor jet aiming and precise attack,a design scheme of fire monitor aiming system based on binocular visions proposed&this paper.A binocular vision system is designed by using IP cameras and IP video transmission technology,and the measurement accuracys quantitatively analyzed to obtain the camera parameter requirements,and the overall designs carried out.At the same time,the closed-loop control technologys used to redesign the fire monitor.The system can effectively extract the jet,monitor the landing point and accurately control the position of the fire monitor,to realize the precise attack of the jet and improve the fire extinguishing efficiency.Keywords:fire monitor ion,binocular vision,jet aiming近年来，由于城市建筑物规模的不断扩大且结构复杂、体量越来越大，消防隐患随之加大，一旦发生火灾,损失十分惨重。

自动识别打击的智能电磁曲射炮系统

2020.09科学技术创新自动识别打击的智能电磁曲射炮系统刘安彬向劲松张江（重庆交通大学机电与车辆工程学院，重庆400074）1系统功能概述本系统由STM32控制模块、摄像头模块、电磁炮充放电模块、云台模块、电源模块、显示模块、激光测距模块等组成，系统硬件结构图如图1所示。

图1系统硬件结构图电源模块为整个系统供电；电磁炮自动充放电模块由继电器、逆变器等组成，通过继电器实现对电磁炮自动充放电；摄像头模块对目标进行初步识别，结合激光测距模块实现目标的精确定位；云台由舵机控制实现对电磁炮射击方向的控制；同时将相关信息发送给oled 显示模块，对一些必要信息进行实时显示。

2系统主要模块设计2.1图像识别模块设计对于标识物的识别主要是通过标识物具有的颜色与形状等特征点进行识别。

本系统的OpenMV 摄像头采用三基色原理进行颜色识别，用基色光单位来表示光的量，任意色光F 都可以用R 、G 、B 三色不同分量相加混合而成，通过识别R 、G 、B 的值实现颜色判别。

其颜色识别算法采用find_blobs 函数实现。

同时本系统的形状识别是通过摄像头模块首先保存标识物的形状大小等信息，然后运行过程中通过提取图片中物体的特征点与保存标识物特征点相比较实现形状识别，其形状识别算法采用find_keypoint 函数实现。

2.2电磁炮充放电模块设计为了实现电磁炮自动充放电功能所设计的电路图如图2所示。

电源经过逆变器转化为交流电再经过整流为电容供能，通过控制模块控制继电器实现对电容充电。

当充电完成后收到发射指令就控制放电部分电路继电器闭合进行射击。

2.3激光测距模块设计激光测距原理是通过向前方射出一束很细的激光，由光电元件接收目标反射的激光束，然后测量激光在空气中行走的时间来精确计算出目标距离。

本系统激光测距模块主要是使用锯齿波雷达激光测距原理实现激光测距功能。

其测距原理如图3所示。

图3锯齿波雷达测距原理从图3的原理图可得出本振信号的角频率在一个周期内的表达式并对角频率积分得到本振信号的相位为：（1）利用相位得到本振信号的函数然后经目标反射后被光电探测器所探测的发射光信号的角频率、相位得到函数表达式为：（2）利用拍频信号的电场强度并对拍频信号电场强度的相位进行求导，得到拍频信号的频率为:（3）最终得到距离公式：（4）3理论分析计算3.1初始动能计算摘要：模拟电磁曲射炮在军事、工业等方面都有着重要的应用价值。

机器视觉技术在军事目标识别中的应用研究

机器视觉技术在军事目标识别中的应用研究随着军事科技的不断发展，机器视觉技术也逐渐得到了广泛的应用。

机器视觉技术是通过计算机和图像处理技术实现对图像或视频进行识别、分类、跟踪和分析的方法，其在军事目标识别方面的应用也越来越受到重视。

首先，机器视觉技术可以帮助自主系统或机器人实现对军事目标的快速准确识别。

在战争中，实时性和准确性是决定胜负的关键因素之一。

机器视觉技术可以通过对图像进行快速分析，判断目标是否为敌方目标，从而快速对目标进行打击。

例如，可以在夜间使用红外摄像头对目标进行识别，提高目标检测的准确性和针对性。

此外，机器视觉技术还可以运用人工智能技术进行学习，对目标的识别准确性和效率进行优化。

其次，机器视觉技术在指挥和控制中的应用也越来越广泛。

通过机器视觉技术对图像进行分析，可以为指挥官提供详细的目标信息和地图实时数据，方便指挥和决策。

例如，在地面作战中，利用机器视觉技术对地图上的目标进行实时追踪，为指挥官提供战术决策方面的支持。

最后，机器视觉技术在军事训练和仿真中也有着广泛的应用。

通过模拟不同的战场环境，运用机器视觉技术进行训练和仿真，可以提高士兵对不同情况的应对能力。

此外，机器视觉技术在战术分析和应战策略方面，也可以为战术指挥提供有力的支持。

例如，在空中作战中，利用机器视觉技术对战机的作战能力和敌军位置进行精确定位，并给予指挥员针对性的战术部署。

总之，机器视觉技术在军事目标识别方面的应用是多方面的，既可以帮助指挥决策，又可以提高作战效率和士兵的应对能力。

同时，机器视觉技术的不断发展和技术革新，也为其在军事领域中的应用提供了更加完善和高效的解决方案。

机器视觉在军事领域的应用

机器视觉在军事领域的应用已经成为重要研究领域之一。

随着科技的进步，我们不仅能够利用机器视觉提高军事作战的精准度和速度，而且还能更好地保护士兵安全。

下面，本文将从军事无人机和装备视觉识别两个方面探讨。

一、军事无人机军事无人机是一种重要的军事武器，机器视觉在其中的应用越来越广泛。

无人机配备了各种不同的图像传感器，如红外、激光测距、可见光。

机器视觉可以通过无人机的图像传感器提供有用的信息，这种能力在军事侦查和反恐方面有很强的需求。

军事无人机上的机器视觉系统有多个独立的模块，包括目标检测、识别、跟踪和追踪。

这些模块使得无人机能够正确地识别和跟踪目标，从而提供有价值的情报数据。

通过这种方式，无人机能够在无人区域进行侦察任务，收集战场信息，并在战斗中提供指导。

同时，机器视觉还能增强无人机的自主性和自我维护能力。

无人机配备的精密传感器可以通过机器视觉识别出可能的飞行障碍物，并提供相应的避障措施，以防止撞击或损坏。

这种技术的应用可以大大降低无人机失误的风险，提高作战效率。

二、装备视觉识别装备视觉识别是机器视觉在军事领域的另一种应用。

在军事装备中，精确的识别和分类十分重要，能够大大增强作战效率和减少误判。

这种情况尤其重要，当装备使用的是不同的涂装或其他小的变化时。

机器视觉可以通过训练算法来学习和识别不同的细节和属性，并准确判断目标。

除了识别，机器视觉还可以做出决策。

例如，装备视觉识别系统可以根据目标，自动选择最佳武器系统和弹药。

这种技术可提高作战效率和精准度，让装备具有更好的适应性和灵活性。

总之，已经成为不可或缺的技术。

机器视觉帮助大大提高战场效率和军事作战的精准度，提高士兵的保护和生存能力。

机器视觉的应用在今后将越来越广泛，在未来的军事作战中，它将发挥更大的作用。

基于机器视觉的军事目标识别与跟踪研究

基于机器视觉的军事目标识别与跟踪研究【引言】机器视觉的快速发展为军事领域带来了巨大的变革。

随着科技的进步，军事目标识别与跟踪系统已经成为一种极其重要的军事装备，它能够在军事作战中发挥至关重要的作用。

本文旨在探讨基于机器视觉的军事目标识别与跟踪，包括其原理、方法和应用。

【目标识别与跟踪的原理】军事目标识别与跟踪系统借助计算机视觉技术来实现对敌人目标的自动识别和跟踪。

其原理主要包括：图像采集，特征提取，目标匹配和跟踪。

首先，图像采集是目标识别与跟踪的基础。

通过使用高分辨率的摄像头、红外传感器或其他传感器，可以获取到目标的图像或视频。

这些图像和视频将作为后续处理的输入。

其次，特征提取是目标识别与跟踪的核心。

通过提取目标图像的特征，例如形状、纹理、颜色等，可以将目标与背景进行区分。

常用的特征提取算法包括SIFT、SURF、HOG等，可以有效地提取出目标的特征信息。

然后，目标匹配是必要的步骤。

通过将提取得到的目标特征与预先训练的目标数据库进行比对，可以完成目标的识别。

匹配算法可以使用传统的模板匹配、相关性匹配等方法，也可以使用深度学习的卷积神经网络进行处理。

最后，目标跟踪是目标识别与跟踪的关键环节。

通过在连续的图像或视频帧中追踪目标的位置，可以实现对目标的持续跟踪。

目标跟踪方法可以分为基于像素级别的方法和基于特征点的方法，在实际应用中根据场景的需求选择合适的方法。

【目标识别与跟踪的方法】目标识别与跟踪的方法多种多样，下面介绍一些常用的方法。

首先，传统的目标识别与跟踪方法。

这些方法通常基于传统的计算机视觉技术，如模板匹配、边缘检测、颜色分割等。

这些方法相对简单，计算效率高，但对于复杂的场景和变化多样的目标具有一定的局限性。

其次，近年来，深度学习技术的兴起为目标识别与跟踪带来了新的突破。

通过利用深度神经网络，可以提高目标识别和跟踪的准确性和鲁棒性。

主要的深度学习方法包括基于卷积神经网络（CNN）的目标检测和识别以及基于循环神经网络（RNN）的目标跟踪。

基于机器视觉的微小靶球瞄准系统设计与实现的开题报告

基于机器视觉的微小靶球瞄准系统设计与实现的开题报告1.研究背景在一些精密制造行业，比如半导体加工和微电子技术等领域，常常需要进行非常精细的瞄准工作。

在这些工作中，通常需要将微小的靶球按照精确的位置瞄准到指定的目标上。

然而，由于靶球非常微小，无法通过人眼直接观察到，因此需要借助机器视觉技术进行自动化的瞄准处理。

2.研究目的本课题旨在设计和实现一种基于机器视觉技术的微小靶球瞄准系统，该系统能够自动识别和跟踪微小的靶球，并且能够通过准确的位置控制将其瞄准到指定的目标上。

通过该系统的应用可以大幅度提高靶球瞄准的精度和效率，为精密制造工业的发展提供有力的支持。

3.研究内容本课题的主要研究内容如下：- 设计一套基于机器视觉的微小靶球识别、跟踪和瞄准算法，能够在较复杂的背景环境下实现靶球的自动识别和跟踪；- 集成硬件模块，包括高分辨率摄像头、图像处理器和电机控制器等，实现图像采集、处理和位置控制的功能；- 搭建实验平台，根据实际需求设计测试方案，收集测试数据，评估和优化系统性能；- 对系统的准确度、稳定性和实用性等方面进行评估和分析，提出性能优化和改进的建议。

4.研究方法本课题的研究方法主要包括理论研究、算法设计、系统开发和实验测试等步骤。

具体来说，主要有以下几个方面：- 研究基础理论知识，包括机器视觉技术、图像处理算法、控制理论和电机控制原理等；- 设计一套有效的微小靶球识别、跟踪和瞄准算法，能够实现自动化的靶球瞄准；- 集成各个硬件模块，设置控制参数，开发相应的软件模块，并进行联调测试；- 设计实验方案，测试系统的性能和实用性，并对系统进行分析和优化。

5.研究意义本课题的研究具有以下几个意义：- 可以为精密制造行业提供高效、精准和可靠的靶球瞄准方案，从而提高制造质量和工艺精度；- 可以推动机器视觉技术在精细制造等领域的应用；- 可以为相关学科领域提供新的研究思路和方法，促进学科交叉和创新；- 可以拓展机器视觉技术在其他领域的应用，促进技术发展和进步。