CN103644764A - 警用虚拟射击仿真训练系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种警用虚拟射击仿真训练系统。该系统包括仿真激光枪、音箱和屏幕、监视器、控制台、摄像机和投影仪，其中控制台包括管理模块、场景驱动模块、射击目标采集模块和受训人员监视模块；所述监视器接入受训人员监视模块，摄像机接入射击目标采集模块，射击目标采集模块、受训人员监视模块和管理模块均接入场景驱动模块，场景驱动模块分别接入投影仪和音箱；所述投影仪将图像投影于屏幕，摄像机正对屏幕采集图像，仿真激光枪和受训人员面对屏幕，受训人员周围设置多个音箱，且监视器的镜头面向受训人员设置。本发明节约了实战训练弹药的消耗，降低了训练成本，具有极大的灵活性，丰富了训练内容，具有很大的实用价值。
Description
技术领域
本发明涉及虚拟仿真技术领域，特别是一种警用虚拟射击仿真训练系统。
背景技术
传统的射击训练主要是进行实弹射击，具有场地面积较大、组织实施费用较高、训练安全保障较为困难、训练内容单一不易改变等不足，难以适应军事训练现代化发展的要求。使用虚拟现实技术，可以利用计算机虚拟射击环境，以虚拟射击代替传统的实战演练，具有占地面积小、不受天气环境因素影响、作战内容丰富、扩展方便、灵活性大，且不存在实弹射击的危险等特点。
现有的虚拟仿真训练主要通过播放资料片来虚拟训练环境，这样一方面训练环境不够真实，另一方面敌人不会对受训人员进行攻击，无法模拟实战情况，训练效果不好。
发明内容
本发明的目的是提供一种安全、灵活的警用虚拟射击仿真训练系统，场景中的虚拟人物根据受训人员的动作进行相应的攻击，营造出逼真的实战场景，成本低且扩充方便。
实现本发明目的的技术方案为：一种警用虚拟射击仿真训练系统，包括前台和后台两部分，所述前台部分包括仿真激光枪、音箱和屏幕，后台部分包括监视器、控制台、摄像机和投影仪，其中控制台包括管理模块、场景驱动模块、射击目标采集模块和受训人员监视模块；
所述监视器接入受训人员监视模块，摄像机接入射击目标采集模块，射击目标采集模块、受训人员监视模块和管理模块均接入场景驱动模块，场景驱动模块分别接入投影仪和音箱；所述投影仪将图像投影于屏幕，摄像机正对屏幕采集图像，仿真激光枪和受训人员面对屏幕，受训人员周围设置多个音箱，且监视器的镜头面向受训人员设置；
控制台的管理模块选择训练场景，并通过投影仪将虚拟的训练场景投影到屏幕上；射击目标采集模块将从摄像机采集到的仿真激光枪射击产生的红外光点图像位置信息转换成虚拟训练场景中的位置信息，并将转换后的位置信息输入场景驱动模块，判断受训人员是否命中目标；受训人员监视模块将从监视器捕捉到的受训人员视频图像信息进行识别，判断出受训人员当前的运动状态，并将当前的状态信息传递给场景驱动模块，虚拟训练场景中的虚拟人物依此对受训人员进行攻击。
与现有技术相比，本发明的显著优点为：（1）虚拟射击仿真训练可在室内进行，解决了实弹训练占地面积大的不足；（2）虚拟射击仿真训练场景和内容都由计算机模拟生成，组织实施方便灵活，可以丰富作战内容；（3）虚拟射击仿真训练减少弹药损耗，不但降低了训练成本，同时还规避的实弹训练的危险性。
附图说明
图1是本发明警用虚拟射击仿真训练系统的结构示意图。
图2是本发明警用虚拟射击仿真训练系统的硬件连接示意图。
图3是本发明警用虚拟射击仿真训练系统的工作流程图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，本发明警用虚拟射击仿真训练系统，包括前台和后台两部分，所述前台部分包括仿真激光枪1、音箱2和屏幕7，后台部分包括监视器3、控制台4、摄像机5和投影仪6，其中控制台4包括管理模块、场景驱动模块、射击目标采集模块和受训人员监视模块：管理模块负责受训人员开始训练前选择相应的训练环境和配置训练参数，并将当前配置信息传递给场景驱动模块；射击目标采集模块将从摄像机5采集到的仿真激光枪1发出的红外光点的图像位置信息转换成虚拟场景中的位置信息，并将转换后的位置信息传递给场景驱动模块；受训人员监视模块将从监视器3捕捉到的受训人员的视频图像信息进行识别，判断出受训人员当前的运动状态，并将当前的状态信息传递给场景驱动模块；场景驱动模块负责训练过程中整个场景的驱动，投影仪6将虚拟的场景投影到屏幕7上。
所述屏幕7用于放映虚拟射击的训练场景，所述屏幕7共有3个，相邻两个之间的夹角为120度，每个屏幕7前方均对应设置1个摄像机5和1个投影仪6，形成无缝拼接的虚拟训练场景。所述音箱2为2～8个，且均与控制台相连接，围绕受训人员摆放，用于模拟战斗过程中的各种音效，包括受训人员和虚拟敌人射击的枪声、子弹打到物体的声音、物体爆炸的声音等，烘托战场气氛，给受训人员产生真实战斗的压迫感，增强虚拟射击训练的沉浸感。所述音箱2均为3D环绕立体声音箱。所述仿真激光枪1为改造的仿真枪，与真枪相比具有相同的重量和手感，所述的仿真激光枪1弹道前端设有红外发射器，射击时产生的红外光点落至屏幕7上。受训人员可以像真枪射击一样向屏幕开枪，让用户有真实的训练感。所述摄像机5与控制台4相连接，用于采集屏幕上附着有仿真手枪发出的红外光点的图像，将采集到图像的位置信息传入控制台4的射击目标采集模块。所述监视器3与控制台4相连接，用于监视受训人员的运动情况（行走、跑、跳、蹲等），将捕捉到的视频图像信息传入控制台4的受训人员监视模块。
结合图2，所述监视器3接入受训人员监视模块，摄像机5接入射击目标采集模块，射击目标采集模块、受训人员监视模块和管理模块均接入场景驱动模块，场景驱动模块分别接入投影仪6和音箱2；所述投影仪6将图像投影于屏幕7，摄像机5正对屏幕7采集图像，仿真激光枪1和受训人员面对屏幕7，受训人员周围设置多个音箱2，且监视器3的镜头面向受训人员设置；
控制台4的管理模块选择训练场景，并通过投影仪6将虚拟的训练场景投影到屏幕7上；射击目标采集模块将从摄像机5采集到的仿真激光枪1射击产生的红外光点图像位置信息转换成虚拟训练场景中的位置信息，并将转换后的位置信息输入场景驱动模块，判断受训人员是否命中目标；受训人员监视模块将从监视器3捕捉到的受训人员视频图像信息进行识别，判断出受训人员当前的运动状态，并将当前的状态信息传递给场景驱动模块，虚拟训练场景中的虚拟人物依此对受训人员进行攻击。
训练开始前，场景驱动模块根据管理模块传递的配置信息渲染虚拟的训练场景和驱动场景中虚拟人物的运动。训练进行时，场景驱动模块一方面根据射击目标采集模块传递的位置信息来判断受训人员是否命中目标，另一方面根据受训人员监视模块传递的受训人员当前的状态信息，改变代表受训人员在场景中移动的视点的位置，相应的场景也随之发生变化，同时当视点接近虚拟敌人后，敌人会感知到受训人员的位置并对受训人员发动攻击。屏幕7上放映经投影仪6投影的训练场景，摄像机5捕获屏幕7上附着红外光点的图像，并将图像的位置信息传入控制台4射击目标采集模块，用于判断受训者射击是否命中目标。监视器3捕捉受训人员的动作，用作控制台4受训人员监视模块的一种输入，是场景中敌人对受训人员射击的依据。音箱2用于播放各种音效，增加受训人员的沉浸感。
结合图3，本发明警用虚拟射击仿真训练系统的工作流程如下：
（1）安装设备，调整投影仪6位置，使屏幕7能够产生一个无缝拼接的训练场景；
（2）通过控制台4管理模块选择训练场景，配置训练参数，控制台4对选择的场景进行虚拟渲染成“训练战场”，投影仪6将虚拟的场景投影到屏幕7上；
（3）开始训练，受训人员开始行动，同时摄像机5和监视器3开始进行实时的监控；
（4）受训人员运动，场景随受训人员运动而改变，受训人员可对场景中发现的敌人进行射击；
（5）摄像机5捕捉屏幕7上附着有红色光点的图案，将图案的位置传入控制台4的射击目标采集模块，射击目标采集模块将位置信息转换成虚拟场景中的位置传递给场景驱动模块，判断用户是否命中目标；另一方面监视器3监视受训人员的运动，并将其运动状态传入受训人员监视模块，受训人员监视模块将受训人员的视频图像信息进行识别，判断出受训人员当前的运动状态，并将当前的状态信息传递给场景驱动模块，虚拟场景中的虚拟敌人依此对受训人员进行攻击；
（6）当受训人员消灭所有敌人或受训人员“死亡”时，训练结束。
综上所述，本发明使用真实案例作为训练场景，让受训人员置身于“实战”场景中，场景中的虚拟人物根据受训人员的动作进行相应的攻击，对锻炼受训人员临战的心理素质，提高实战射击观察、分析、判断及快速应变能力有较大帮助，具有很大的实用价值。
Claims (4)
1.一种警用虚拟射击仿真训练系统，其特征在于，包括前台和后台两部分，所述前台部分包括仿真激光枪（1）、音箱（2）和屏幕（7），后台部分包括监视器（3）、控制台（4）、摄像机（5）和投影仪（6），其中控制台（4）包括管理模块、场景驱动模块、射击目标采集模块和受训人员监视模块；
所述监视器（3）接入受训人员监视模块，摄像机（5）接入射击目标采集模块，射击目标采集模块、受训人员监视模块和管理模块均接入场景驱动模块，场景驱动模块分别接入投影仪（6）和音箱（2）；所述投影仪（6）将图像投影于屏幕（7），摄像机（5）正对屏幕（7）采集图像，仿真激光枪（1）和受训人员面对屏幕（7），受训人员周围设置多个音箱（2），且监视器（3）的镜头面向受训人员设置；
控制台（4）的管理模块选择训练场景，并通过投影仪（6）将虚拟的训练场景投影到屏幕（7）上；射击目标采集模块将从摄像机（5）采集到的仿真激光枪（1）射击产生的红外光点图像位置信息转换成虚拟训练场景中的位置信息，并将转换后的位置信息输入场景驱动模块，判断受训人员是否命中目标；受训人员监视模块将从监视器（3）捕捉到的受训人员视频图像信息进行识别，判断出受训人员当前的运动状态，并将当前的状态信息传递给场景驱动模块，虚拟训练场景中的虚拟人物依此对受训人员进行攻击。
2.根据权利要求1所述的警用虚拟射击仿真训练系统，其特征在于，所述屏幕（7）共有3个，相邻两个之间的夹角为120度，每个屏幕（7）前方均对应设置1个摄像机（5）和1个投影仪（6），形成无缝拼接的虚拟训练场景。
3.根据权利要求1所述的警用虚拟射击仿真训练系统，其特征在于，所述仿真激光枪（1）的弹道前端设有红外发射器，射击时产生的红外光点落至屏幕（7）上。
4.根据权利要求1所述的警用虚拟射击仿真训练系统，其特征在于，所述音箱（2）的个数为2～8个，且均为3D环绕立体声音箱。
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