1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林 长春130033
2 中国联合网络通信有限公司长春市分公司，吉林 长春130061
实弹射击是部队的基础**训练项目。现有报靶系统中基于计算机视觉的弹孔识别定位系统由于具有快速、精确、安全、人员成本低等优点而被广泛应用到该项目中。然而，计算机视觉系统处理的图像通常受镜头加工工艺以及相机轴向与被测对象所在平面不垂直的影响，导致被测对象的图像产生畸变，最终会给弹孔坐标位置的精准定位带来误差。为了提高基于计算机视觉的自动报靶系统的报靶精度，提出一种基于卷积神经网络的畸变校正算法，只需一张胸环靶面的模板图像即可模拟出大量训练数据集。训练完成后，输入一张畸变图片就可以得到该图片的畸变参数，并利用该参数完成对图像的畸变校正。与传统校正算法的对比结果表明，该算法校正效果较好，有利于提升基于计算机视觉的自动报靶系统的报靶精度。
机器视觉系统 图像畸变 校正算法 卷积神经网络 machine vision system image distortion correction algorithm convolutional neural network
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林 长春130033
作为计算机视觉领域的热门方向之一，运动目标检测具有很高的理论研究价值和很广的实际应用空间。传统视觉背景提取器（Visual Background Extractor,ViBe）目标检测算法实时性高且内存消耗低，但存在受光照影响大、不能有效抑制拖影区域、无法消除阴影以及检测图像内部空洞等问题。鉴于以上不足，提出3点针对性改进策略：(1)优化算法核心参数。筛选最优值来替换以往经验值，从而提高算法性能，增强算法适应性。(2)引入光强检测算子。阈值半径随光强变化自适应，避免因光照变化而出现拖影区域。(3)增加阴影检测模型。利用感兴趣区域（Region of Interest,ROI）像素分布确定阴影位置，结合运动目标自身特性分割出目标区与阴影区。仿真实验结果证明：改进型ViBe算法不仅能够完整地检测、抓取运动目标，而且还可以有效地抑制拖影区域并消除目标阴影。
运动目标检测 ViBe算法 动态噪声抑制 阴影消除 moving target detection ViBe algorithm dynamic noise suppression shadow elimination
中国科学院力学研究所高温气体动力学重点实验室, 北京100190
爆轰驱动过程中产生的高温高压气流对铝质膜片、 激波管壁产生烧蚀和冲刷作用, 以致激波管壁、 端盖上附有氧化铝等杂质, 而高温下AlO自由基在气体分子的高速碰撞下被激发并产生强烈的辐射, 从而干扰了高温气体辐射光谱的分析。 用爆轰驱动加热技术将空气加热到4 000～7 000 K, 利用多通道光学分析仪对AlO自由基辐射光谱进行分析, 实验发现在460～530 nm波长范围内有多支辐射非常强烈的AlO自由基B 2Σ＋-X 2Σ＋(T00=20 689 cm-1)带系辐射谱带, 且每支谱带都由多个带头组成, 带头间隔约为2 nm, 带头处于高频位置并向低频方向伸延。 通过实验与理论计算相结合, 重点分析了AlO自由基B 2Σ＋-X 2Σ＋带系辐射光谱的结构特征。 AlO自由基C 2Πr-X 2Σ＋(T00=33 047 cm-1)带系辐射光谱处于270～335 nm波长范围内, 其辐射强度相对于B 2Σ＋-X 2Σ＋带系较弱, 并且与OH基A 2Σ+-X 2Π(T00=32 682 cm-1)带系辐射光谱互相干扰而难以分辨, 对该波段高温空气的辐射光谱分析产生不利的影响。
激波管 高温气体 光学多通道分析仪 分子光谱 AlO自由基 Shock tube Heated air Optical multi-channel analyzer Molecular spectrum AlO radical
1 中国航天空气动力技术研究院, 北京 100074
2 中国科学院 力学研究所 高温气体动力学重点实验室, 北京 100190
针对主流无载气、副流以氮气为载气的氧碘化学激光(COIL), 应用求解3维多组分化学反应流方程的数值方法, 对流场和物理化学的耦合过程进行细致研究, 对副流载气变化带来的问题及性能提升的手段、特别是合理的配气方式进行深入分析。结果表明:传统的在亚声速段进行喷流的配气方式不适用于主流无载气N2-COIL系统, 必须采用超声速段射流方式; 合理的流量配比条件下, 超声速段射流方式COIL光腔位置处增益可达1.5% cm-1; N2-COIL流场边界层厚度明显减小, 拓宽了增益的有效分布区域。
氧碘化学激光 主流无载气 氮气 增益系数 超声速段射流 边界层 chemical oxygen iodine laser without primary buffer gas nitrogen gain jet in supersonic section boundary layer
1 中国航天空气动力技术研究院,北京 100074
2 中国科学院 力学研究所 高温气体动力学重点实验室,北京 100190
3 国立庆尚大学 机械航空工程学系,660-701 晋州 韩国
氧碘化学激光器(COIL)的混合喷管内发生的是气体动力学、化学反应动力学以及光学等相互耦合的复杂过程,每个过程都对COIL性能有着至关重要的影响。利用3维计算流体动力学技术,通过求解层流Navier-Stokes方程与组分输运方程对简化的氧碘化学激光RADICL模型进行数值模拟与分析,结合10种组分和21个基元反应的化学反应模型,对COIL超声速段射流情况下喷管内的流动及混合情况,尤其是产率、分解率、泵浦率和小信号增益系数的细致3维空间分布进行研究。结果证明超声速段进行射流有利于提高COIL的性能表现,可以充分利用高增益区,光腔位置增益可以达到0.012 cm-1,与亚声速段射流相比总压恢复性能提高,混合有待加强。
氧碘化学激光 超声速段射流 增益系数 混合效率 总压恢复 chemical oxygen-iodine laser jet in supersonic section gain mixing efficiency total pressure recovery
中国科学院,力学研究所,高温气体动力学重点实验室,北京,100080
以无缓冲气化学氧碘激光器(COIL)实验器件的数据计算得到的混合喷管出口参数平均值作为光腔入口条件,对6种不同构型的扩压器从光腔入口至扩压器出口的流场进行了数值模拟,得出了各流场参数分布;对不同构型扩压器的流场特点、总压恢复性能进行了分析;研究了扩压器出口背压对流场参数的影响.结果表明:对于主流无缓冲气的COIL,等截面扩压器具有较好的压力恢复性能;增大扩压器出口背压可以使扩压器的压力恢复性能提高,然而,较高的背压使激波串向光腔方向移动,从而使光腔流场受到干扰,影响光腔的光束质量.
化学氧碘激光器(COIL) 扩压器 压力恢复
中国科学院力学研究所,高温气体动力学重点实验室,北京,100080
COIL是一个气体动力学、化学反应动力学以及光学相互耦合的复杂过程.作为高总压COIL系统研究的第一步,利用三维CFD技术对传统的COIL亚声速段横向射流混合过程进行了数值分析,讨论了包括压力梯度驱动项的分子扩散机制,得到了横向射流的较精细的结构,如马蹄形射流界面、逆旋涡对以及射流剪切层.结果表明,压力梯度驱动项对重、轻组分的扩散作用相反,重组分沿压力梯度正向扩散,轻组分逆压力梯度方向扩散.在射流穿透不足的情况下,仍然在喷管出口得到了约为0.01 cm-1的小信号增益系数.
COIL流场 混合 反应 数值分析 三维计算流体动力学 COIL flow-field Mixing Reaction Numerical simulation Three-dimensional computational fluid dynamics（C
1 中国科学院,力学研究所,北京,100080
2 北京大学,力学系,北京,100871
用计算流体动力学(CFD)软件FLUENT,数值研究化学氧碘激光喷管形线,碘喷孔位置,副流入口压力,O2(1△)初始产额,水蒸汽含量以及稀释气体对平均小信号增益系数沿流动方向分布的影响;并对大连化学物理研究所超音速化学氧碘激光的两次实验进行数值模拟,计算结果显示平均小信号增益系数与实验测试的摩尔功率趋势一致.
化学氧碘激光(COIL) 计算流体动力学(CFD) 小信号增益分布 Chemical oxygen-iodine laser（COIL） Computation of fluid dynamics （CFD） Small signal gam distribution
