CN105953659A - 实时射击报靶装置及报靶方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种实时射击报靶装置及报靶方法，该报靶装置的红外图像传感器设置在靶板前方，其信号输出与图像采集处理器连接；图像采集处理器根据红外图像传感器拍摄靶板的图像数据，决策输出报靶结果；报靶方法包括下述步骤：接收红外传感器传输的靶板图像数据；将当前帧靶板图像数据与首帧靶板图像数据相减；进行阈值分割、图像二值化处理，提取出包含目标的光斑；判别当前帧任一光斑i所包含的目标数量；判断目标是否为真实靶点；输出各靶点的位置坐标。本发明精度高、成本低、环境适应性好。

Description

实时射击报靶装置及报靶方法

技术领域

本发明属于光电测量技术领域，涉及一种实时射击报靶装置及报靶方法。

背景技术

在各种训练中，传统的射击报靶方法多采用人工报靶，此种人工方法存在的不足比较明显，一、依赖于人工的判靶经验；二、着弹点较多时，很难区分出新旧弹点；三、安全隐患大。

较先进的报靶方法，有激光定位法、声电定位法、电子靶、图像处理法。其中激光法精度相对低、声电法批产困难、电子靶费用较高、现有的图像处理法多采用可见光传感器，对环境适应性不好，很难在野外环境搭建试验环境。

发明内容

本发明要解决的一个技术问题是提供一种精度高、成本低、环境适应性好，并且能够实现批量生产的实时射击报靶装置。

为了解决上述技术问题，本发明的实时射击报靶装置包括靶板、至少一个红外图像传感器、图像采集处理器；所述红外图像传感器设置在靶板前方，其信号输出与图像采集处理器连接；图像采集处理器根据红外图像传感器拍摄靶板的图像数据，决策输出报靶结果。

所述靶板采用橡胶靶板。

所述图像采集处理器采用工控机或者DSP控制盒。

本发明要解决的另一个技术问题是提供一种利用上述实时射击报靶装置得到报靶结果的实时射击报靶方法。

为了解决上述技术问题，本发明的实时射击报靶方法包括下述步骤：

步骤一、利用图像采集处理器接收红外传感器传输的靶板图像数据；

步骤二、将当前帧靶板图像数据与首帧靶板图像数据相减，去除场景背景亮度；

步骤三、将步骤二的处理结果与设定的分割阈值进行比较，去除背景噪声，对图像二值化处理，提取出包含目标的光斑；

步骤四、根据各光斑的面积判别当前帧任一光斑i所包含的目标数量；若S₁₁≤S_i≤S₁₂，则认为光斑i中仅包含一个目标；若S₂₁≤S_i≤S₂₂，则认为光斑i中包含两个目标；其中S_i为当前帧中光斑i的面积，S₁₁、S₁₂、S₂₁、S₂₂为设定的面积阈值，S₁₁＜S₁₂＜S₂₁＜S₂₂；

步骤五、若靶板图像数据在“同一位置”连续成像2帧以上，则判断目标为真实靶点，若在“同一位置”只成像一帧，则判断为弹壳，即假目标；若目标在上一帧的位置与当前帧的位置之间的距离小于设定的阈值，即认为是“同一位置”；

步骤六、输出各靶点的位置坐标。

进一步，实时射击报靶系统还包括下述步骤：

判断当前帧多个红外图像传感器视场重叠区内两个相近靶点是否为同一靶点，若两个相近靶点的纵坐标之差小于预先标定的安装误差，则判定这两个相近靶点为同一靶点，否则判定为两个靶点。

本发明的有益效果：

1.本发明采用红外图像传感器采集靶板图像数据，靶板上的各部位与红外图像传感器上的像素存在对应关系，根据红外图像传感器传输的图像数据得到报靶结果，能够达到较高的精度。并且由于红外图像传感器通过感知靶板温度进行成像，仅对温度变化敏感，而对于环境亮度的变化不敏感，因此环境适应性好。

2.靶板采用橡胶材质，射击后，子弹与射击靶板摩擦所生成的热量与橡胶板的厚度呈正比，由于红外图像传感器对温度变化比较敏感，橡胶板越厚，成像越清晰，因此本发明有效提高了报靶的准确性。

3.图像采集处理器采用工控机，安装在工控机里的PCI图像采集卡，能够同时采集多路图像。工控机显示器可以实时观看到图像，有助于试验前根据采集的图像调整安装摆放红外图像传感器的位置，并可以在试验前，能根据不同的试验环境，调整实时射击报靶系统中预先设置的分割阈值、面积阈值参数，以减小误判率。试验中，可以实时标识出射击结果的位置，可视性好；试验后，工控机可以录制视频图像，供事后查看分析。

4.本发明采用靶板、红外图像传感器和工控机(或DSP等图像处理器)，可以方便安装和携带，并且能够实现批量生产。

5.为了扩大视场，采用两个以上红外图像传感器拼接。由于相邻两个红外图像传感器视场有交叉范围。若子弹射击在交叉范围内，两个相邻红外图像传感器均可以成像，且均提取出有效靶点。这种情况下，两个有效靶点实际上是同一个靶点，本发明采用视场重叠区目标判别模块判断两个有效靶点是否为同一靶点，提高了重叠区报靶结果的准确性。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1为本发明的实时射击报靶装置结构示意图。

图2为两个并排设置的红外图像传感器视场示意图。

图3为图像采集处理器流程图。

具体实施方式

如图1所示，本发明的实时射击报靶装置包括靶板1、红外图像采集设备、图像采集处理器3。所述的靶板1选用橡胶靶板，或者选用与子弹摩擦能够产生热量的其他材质的靶板，例如塑料靶板等；红外图像采集设备采用两个红外图像传感器21、22，两个红外图像传感器21、22并排设置在靶板1的前方；图像采集处理器3采用工控机或者DSP控制盒；两个红外图像传感器21、22的信号输出连接到工控机或者DSP模块的输入。

如图2、3所示，本发明的实时射击报靶方法包括下述步骤：

步骤一、靶板1成像在两个红外图像传感器21、22上，利用图像采集处理器3接收红外图像传感器21、22传输的靶板图像数据；

步骤二、将当前帧靶板图像数据与首帧靶板图像数据相减，去除场景整体亮度噪声；

步骤三、将当前帧靶板图像数据中各像素数据与设定的分割阈值进行比较，提取出包含目标的光斑，同时去除背景噪声；其中分割阈值根据环境亮度预先设置。

步骤四、当射击靶板在不同时刻，射击到同一靶板位置或者目标粘连时，同一个光斑中可能包含一个目标或者两个目标，需要加以区分；区分方法是根据各光斑的面积判别当前帧任一光斑所包含的目标数量；例如图2中的光斑a、b，其中S₁₁≤S_a≤S₁₂，认为光斑a中仅包含一个目标a；S₂₁≤S_b≤S₂₂，认为光斑b中包含两个目标b₁、b₂；其中S_a、S_b分别为当前帧中光斑a、b的面积，S₁₁、S₁₂、S₂₁、S₂₂是根据靶板吸热特性预先设定的面积阈值，S₁₁＜S₁₂＜S₂₁＜S₂₂；

步骤五、对于步骤四分离出的目标，由于子弹打到射击靶板时，部分弹壳不能穿过靶板，残留弹壳因有热量也能感光成像，是假目标，需要剔除。可以依据弹壳在空间同一位置无法连续成像的运动特性，根据当前帧靶板图像数据和上一帧靶板图像数据中目标所在位置判断目标是否为真实靶点；以目标a为例，设其上一帧所在的位置坐标为(x₁，y₁)，在当前帧所在的位置坐标为(x₂，y₂)，若x₂-x₁≤x₀并且y₂-y₁≤y₀，则判定目标a为真实的靶点，否则判定目标为弹壳；其中x₀和y₀的值根据靶板吸热特性预先设定，为像素坐标的x方向间隔和y方向间隔。

为了扩大视场，采用多个红外图像传感器拼接时，两个相邻红外图像传感器有视场重叠区。特殊情况下，子弹射击在视场重叠区，2个红外图像传感器均可以成像，且均需提取出有效目标。这种情况下，需要判断当前帧多个红外图像传感器视场重叠区内两个相近真实的靶点是否为同一靶点；例如视场重叠区的靶点c、d，设靶点c、d当前帧所在的纵坐标分别为y_c、y_d，若│y_d-y_c│≤δ，则判定靶点c、d为同一个靶点，否则判定为两个靶点，其中δ为预先标定的安装误差。

步骤六、输出各靶点的位置坐标。

Claims (5)

1.一种实时射击报靶装置，其特征在于包括靶板、至少一个红外图像传感器、图像采集处理器；所述红外图像传感器设置在靶板前方，其信号输出与图像采集处理器连接；图像采集处理器根据红外图像传感器拍摄靶板的图像数据，决策输出报靶结果。

2.根据权利要求1所述的实时射击报靶装置，其特征在于所述靶板采用橡胶靶板。

3.根据权利要求1所述的实时射击报靶装置，其特征在于所述图像采集处理器采用工控机或者DSP控制盒。

4.一种利用如权利要求1所述的实时射击报靶装置得到报靶结果的实时射击报靶方法，其特征在于包括下述步骤：

步骤一、利用图像采集处理器接收红外传感器传输的靶板图像数据；

步骤二、将当前帧靶板图像数据与首帧靶板图像数据相减，去除场景背景亮度；

步骤三、将步骤二的处理结果与设定的分割阈值进行比较，去除背景噪声，对图像二值化处理，提取出包含目标的光斑；

步骤四、根据各光斑的面积判别当前帧任一光斑i所包含的目标数量；若S₁₁≤S_i≤S₁₂，则认为光斑i中仅包含一个目标；若S₂₁≤S_i≤S₂₂，则认为光斑i中包含两个目标；其中S_i为当前帧中光斑i的面积，S₁₁、S₁₂、S₂₁、S₂₂为设定的面积阈值，S₁₁＜S₁₂＜S₂₁＜S₂₂；

步骤五、若靶板图像数据在“同一位置”连续成像2帧以上，则判断目标为真实靶点，若在“同一位置”只成像一帧，则判断为弹壳，即假目标；若目标在上一帧的位置与当前帧的位置之间的距离小于设定的阈值，即认为是“同一位置”；

步骤六、输出各靶点的位置坐标。

5.根据权利要求4所述的实时射击报靶方法，其特征在于还包括下述步骤：

判断当前帧多个红外图像传感器视场重叠区内两个相近靶点是否为同一靶点，若两个相近靶点的纵坐标之差小于预先标定的安装误差，则判定这两个相近靶点为同一靶点，否则判定为两个靶点。