随着水下兵器的发展,针对水下弹道测试系统的需求越来越多。水介质的密度远远高于空气的密度。弹丸在水中经历滚转、偏航、俯仰以及变速等多种复杂过程,准确测量弹丸运动过程中的姿态,对于水下弹丸运动特性测试有重要意义。针对水介质对弹丸测试的成像环境,利用脉冲激光及高分辨率数字成像技术,拍摄水下弹丸的实像,依据相机成像坐标系转换与相机标定方法,根据拍摄视场与相机选取的分辨率,以及通过弹丸速度及激光器闪光脉宽产生的弹丸成像模糊量等因素,完成了成像装置关键参数的选择及相关器材的选型。设计了一种基于脉冲激光器和两台高分辨率相机组成的双目视觉成像的水下实像拍摄系统并研制了拍摄系统控制器。时序控制器主要完成成像系统中脉冲激光器和相机工作的时序控制关系,时序控制器是基于多CPU结构组成的。定时和计时的数值由主控计算机通过232接口发送或读取。为了实现定时计时电路的稳定可靠工作,对来自定时启动外围设备及本地触发装置的信号进行了滤波整形和扰动抑制,利用光耦元件来隔离输入输出多路信号之间的串扰,采用功率驱动电路为脉冲激光器提供满足驱动能力的输出信号;通过内部485、外部232通信模式实现了PC到单片机主机,单片机主机到单片机从机之间的通信,完成系统的控制和数据传输功能。设计基于多微处理器的时序控制程序,主机单片机程序主要实现时序控制器与工控机的RS232通信,完成脉冲激光器的闪光时间和相机快门打开时间设置,并设计多机通信模块将数据传输至特定从机;从机单片机程序接受主机发送的特定脉冲激光器或相机快门时序参数,当接收到过靶触发信号后,依据工控机下发的时序指令,产生相机信号、脉冲激光器控制信号与脉冲激光器调Q信号这三类输出信号,信号通路数量可扩展,同时对弹丸炮口触发信号和激光器反馈信号计时,实现弹丸过靶计时功能,经过验证该时序控制器达到时序精度要求。提出采用小波阈值化的优化方法实现图像降噪,提出采用小波包分解的方法进行水下弹丸边缘检测,利用霍夫变换实现直线转换,对于弹丸边缘特征线方向向量进行交会测量,完成弹丸俯仰角和偏航角的解算。完成静态实验和验证。搭建成像装置,拍摄水箱中不同角度的弹丸,对比俯仰角与滚转角的真实值与测试结果。结果表明,设计的水下弹丸姿态测试系统可以较为准确地完成弹丸姿态测试,设计的时序控制器通过实验验证,该水下弹丸姿态测试系统具有可行性。