[发明专利]一种相关双采样线阵传感器的自动报靶及弹道测量系统

权利要求书

1.一种相关双采样线阵传感器的自动报靶及弹道测量系统，其特征在于，包括：靶面、红外光源、三个暗背景侧边框、主控板、红外标定灯条控制板、红外标定灯条、N个高速线阵传感器，N≥2；

所述红外光源安装于所述靶面的一个侧边，所述三个暗背景侧边框依次安装于所述靶面的另外三个侧边，所述N个高速线阵传感器安装于所述红外光源所在的侧边；所述主控板分别与所述的N个高速线阵传感器依次连接；所述的主控板与红外标定灯条控制板连接、红外标定灯条控制板与红外标定灯条依次连接；

若高速线阵传感器的数量为2个时，将所述相关双采样线阵传感器的自动报靶及弹道测量系统用于实现低速弹丸的弹丸过靶位置检测方法；

若高速线阵传感器的数量为3个时，将所述相关双采样线阵传感器的自动报靶及弹道测量系统用于实现各类速度弹丸的弹丸过靶位置检测方法；

若高速线阵传感器的数量大于3个时，将所述相关双采样线阵传感器的自动报靶及弹道测量系统用于各类速度弹丸的过靶位置及过靶时刻检测方法；

低速弹丸的过靶位置检测方法，包括以下步骤：

步骤1：主控板控制红外光源关闭，通过红外标定灯条控制板以控制红外标定灯条逐个点亮灯链，即每个灯链点亮多个扫描周期后关闭，同时通过输出同相驱动逻辑至N＝2个高速线阵传感器以采集红外标定灯条依次点亮每个灯链的图像，以自动阈值法判断亮斑区域并在亮斑区域中以质心法逐次计算灯链每个亮斑在线阵传感器感应区域上的像素坐标中心并将其与LED的几何位置按照每个传感器像素坐标从小到大次序与LED逆时针次序排列的几何位置一一对应，以构建光学标定表；

步骤2：主控板通过红外标定灯条控制板关闭红外标定灯条，控制红外光源点亮，主控板输出同相驱动逻辑至N＝2个高速线阵传感器采集被较亮弹丸遮挡的暗背景侧边框的图像，以自动阈值法判断亮斑区域并在亮斑区域中以质心法计算有弹丸穿过时弹丸反光的成像亮斑在线阵传感器感应区域上的像素坐标中心，查询光学标定表并线性插值计算亮斑对应的红外标定灯条上的几何位置，两个亮斑对应的几何位置分别和两个高速线阵传感器的光心构成直线，求交即得到弹丸过靶坐标；

各类速度弹丸的过靶位置检测方法，包括以下步骤：

步骤1：主控板控制红外光源关闭，通过红外标定灯条控制板以控制红外标定灯条逐灯链点亮，即每个灯链点亮多个扫描周期后关闭，同时通过输出移相驱动逻辑至N＝3个高速线阵传感器以采集红外标定灯条依次点亮每个灯链的图像，以自动阈值法判断亮斑区域并在亮斑区域中以质心法逐次计算灯链每个亮斑在线阵传感器感应区域上的像素坐标中心并将其与LED的几何位置按照每个传感器像素坐标从小到大次序与LED逆时针次序排列的几何位置一一对应，以构建光学标定表；

步骤2：主控板通过红外标定灯条控制板关闭红外标定灯条，控制红外光源点亮，主控板输出移相驱动逻辑至N＝3个高速线阵传感器以采集被较亮弹丸遮挡的暗背景侧边框的图像，以自动阈值法判断亮斑区域并在亮斑区域中以质心法计算有弹丸穿过时反光的成像亮斑在线阵传感器感应区域上的像素坐标中心，查询光学标定表并线性插值计算亮斑对应的红外标定灯条上的几何位置，取其中任意两组传感器和亮斑几何位置，两个亮斑对应的几何位置分别和两个高速线阵传感器的光心构成直线，求交即得到弹丸过靶坐标；

各类速度弹丸的过靶位置及过靶时刻检测方法，包括以下步骤：

步骤1：主控板控制红外光源关闭，通过红外标定灯条控制板以控制红外标定灯条逐灯链点亮，即每个灯链点亮多个扫描周期后关闭，主控板输出移相驱动逻辑至N个高速线阵传感器，从N个高速线阵传感器选取3个高速线阵传感器作为原始像素采集传感器，采集返回原始像素输出的传感器的依次点亮每个灯链的图像，所述原始像素采集传感器的移相相位须保证，在3个原始像素采集传感器中任一高速线阵传感器的非曝光时间都被其他两个传感器的曝光时间所覆盖，以自动阈值法判断亮斑区域并在亮斑区域中以质心法计算每个亮斑在感应区域上的像素坐标中心并将其与LED的几何位置按照每个传感器像素坐标从小到大次序与LED逆时针次序排列的几何位置一一对应，以构建所述的3个原始像素采集传感器的光学标定表，N大于3；

步骤2：主控板通过红外标定灯条控制板关闭红外标定灯条，控制红外光源点亮，主控板输出移相驱动逻辑至高速线阵传感器，以采集被较亮弹丸遮挡的暗背景侧边框的图像，其中步骤1所述的3个原始像素采集传感器是具有原始像素输出信息的，其余传感器只有亮斑位置信息以节省IO，以自动阈值法判断亮斑区域并在亮斑区域中以质心法计算有弹丸穿过时反光的成像亮斑在这3个高速线阵传感器的线阵传感器感应区域上的像素坐标中心，对于这3个高速线阵传感器查询光学标定表并线性插值计算亮斑对应的红外标定灯条上的几何位置，由于移相相位可保证步骤1所述的3个原始像素采集传感器中任一线阵传感器的非曝光时间都被其他两个传感器的曝光时间所覆盖，则同一序号扫描周期成像时此3个原始像素采集传感器会有2个或3个线阵传感器存在弹丸反光亮斑，取其中任意两组传感器和亮斑几何位置，两个亮斑对应的几何位置分别和两个高速线阵传感器的光心构成直线，求交即得到弹丸过靶坐标；

步骤3：若对于某一序号的扫描周期可计算得过靶坐标，则在该扫描周期对于各传感器进行搜索，若搜索到某个或某几个传感器此扫描周期内无亮斑出现，则取其中中间相位的传感器在该扫描周期的非曝光时间中点作为弹丸过靶时刻，若未搜索到此种情况，继续对该扫描周期前后各一个扫描周期进行搜索，若某一个或几个传感器的某个非曝光时间的前后两个周期都出现了亮斑，取其中中间相位的传感器的非曝光时间中点作为过靶时刻。