CN106969662A - 基于图像识别的虚拟军事训练系统 - Google Patents

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王敏
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    • A—HUMAN NECESSITIES
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    • A63F—CARD, BOARD, OR ROULETTE GAMES; INDOOR GAMES USING SMALL MOVING PLAYING BODIES; VIDEO GAMES; GAMES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • A63F13/00—Video games, i.e. games using an electronically generated display having two or more dimensions
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    • A63F13/21—Input arrangements for video game devices characterised by their sensors, purposes or types
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Abstract

本发明公开了一种基于图像识别的虚拟军事训练系统，包括：屏幕和位于屏幕前方的若干个光枪，还包括图像显示主机，若干个光枪通过通信控制器信号连接图像显示主机；屏幕上排布有若干感应灯，每个感应灯在屏幕上的物理坐标均存储在图像显示主机内；屏幕能够自行显示打靶图像或通过投影仪投影显示打靶图像；每个光枪上均设有摄像头。

Description

基于图像识别的虚拟军事训练系统
技术领域
本发明涉及一种训练系统，尤其涉及一种基于图像识别的虚拟军事训练系统。
背景技术
目前射击训练系统都是以实弹或者空炮弹进行训练，现有技术的缺点：
1：安全风险高，在平时训练瞄准时只有对真枪的配重模拟练习，而射击的后座力是没有模拟训练的，所以导致在真实的射击训练时由于后座力的影响无法很好的把握好从而可能会存在目标无法定位而产生射击偏移从而导致误伤。
2：成本高，实弹或者空炮弹的成本高。
3：模拟训练场地要求比较苛刻。
4：在恶劣环境下无法模拟训练。
5：对射击训练人员必须经过长期的训练，掌握一定的技能后才能进行真实的模拟训练，从而导致射击训练人员人才的培养效率低。
因此需要一种模拟辅助军事训练系统。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足，提供一种基于图像识别的虚拟军事训练系统。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种基于图像识别的虚拟军事训练系统，包括：屏幕和位于屏幕前方的若干个光枪，其特征在于，还包括图像显示主机，若干个所述光枪通过通信控制器信号连接所述图像显示主机；
所述屏幕上排布有若干感应灯，每个所述感应灯在屏幕上的物理坐标均存储在所述图像显示主机内；
所述屏幕能够自行显示打靶图像或通过投影仪投影显示打靶图像；
每个所述光枪上均设有摄像头。
本发明一个较佳实施例中，所述感应灯为红外感应灯。
本发明一个较佳实施例中，所述摄像头连接有图像识别器，所述图像识别器连接所述通信控制器。
本发明一个较佳实施例中，所述摄像头上还设置有滤光片。
本发明一个较佳实施例中，所述光枪内还设置有音效模块和后座力模块，所述音效模块和所述后座力模块均由扳机触发。
本发明一个较佳实施例中，所述后座力模块包括依次衔接的电机、齿轮组、齿条、顶杆和后盖，其中齿轮组中与所述齿条啮合的为缺齿齿轮，所述缺齿齿轮外周至少有一段弧形结构不带有齿；所述齿条衔接有冲击弹簧，所述冲击弹簧轴线与所述齿条轴线平行；所述顶杆一端顶在齿条处，另一端顶在后盖上；所述后盖通过转轴连接所述光枪。
本发明一个较佳实施例中，所述齿条侧边设置有滚珠滑块，所述滚珠滑块一端抵压所述冲击弹簧，另一端能够对接顶杆的端部。
本发明一个较佳实施例中，所述顶杆设置在导向套内，所述顶杆上还设置缓冲弹簧。
本发明一个较佳实施例中，所述光枪上还设有信号接口。
本发明一个较佳实施例中，所述电机由扳机触发。
本发明解决了背景技术中存在的缺陷，本发明具备以下有益效果：
1：安全风险几乎为零，基于图像识别的虚拟军事训练系统可以很好的模拟的真实训练时的后座力效果以及射击效果，基于图像识别的虚拟军事训练系统可以模拟真实的效果从而可以完全避免安全问题。
2：成本低，军事训练系统即省去了实弹射击的成本也能达到实弹射击的效果。
3：只需要一个房间就能随时进行模拟训练，无需特殊的模拟场地。
4：无环境因素的制约。
5：对射击训练人员技术没有任何要求，从而可双大大提高的射击训练人员的培养效率。
6：支持多人团队同时训练。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明；
图1是本发明的优选实施例的剖面图图；
图1中光枪上各部件如下：21、扳机；22、信号接口；23、电机；24、缺齿齿轮；25、齿条；26、冲击弹簧；27、滚珠滑块；28、顶杆；29、导向套；30、缓冲弹簧；31、后盖；32、转轴；33、摄像头。
图2是本发明的优选实施例的训练原理图；
图3是本发明的优选实施例的图像采集系统的结构示意图；
具体实施方式
现在结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明，这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1、图2和图3所示，一种基于图像识别的虚拟军事训练系统，包括：屏幕和位于屏幕前方的若干个光枪，还包括图像显示主机，若干个光枪通过通信控制器信号连接图像显示主机；屏幕上排布有若干红外感应灯，每个红外感应灯在屏幕上的物理坐标均存储在图像显示主机内；屏幕能够自行显示打靶图像或通过投影仪投影显示打靶图像；每个光枪上均设有摄像头。
摄像头连接有图像识别器，图像识别器连接通信控制器，摄像头上还设置有滤光片。
光枪内还设置有音效模块和后座力模块，音效模块和后座力模块均由扳机21触发。后座力模块包括依次衔接的电机23、齿轮组、齿条25、顶杆28和后盖31，其中齿轮组中与齿条25啮合的为缺齿齿轮24，缺齿齿轮24外周至少有一段弧形结构不带有齿；齿条25衔接有冲击弹簧26，冲击弹簧26轴线与齿条25轴线平行；顶杆28一端顶在齿条26处，另一端顶在后盖31上；后盖通过转轴32连接光枪。
振动冲击模块是利用电机和三级齿轮的转动，第三级齿轮为缺齿齿轮24，其带动齿条向上运行，进行压缩冲击弹簧26，当缺齿齿轮24走完13齿后，进入缺齿部分的空档，则压缩的冲击弹簧26进行力的释放，带动滚珠滑块27及齿条25弹回，产生冲击力，撞击顶杆28。同时枪体的后盖31有缓冲弹簧进行力量控制，呈张开状态，枪体后盖31压平顶住肩膀下方，二者的冲击力加上枪体后盖的弹力合在一起，撞击身体贴合部位，让人感觉到疼痛。
齿条25侧边设置有滚珠滑块27，滚珠滑块27一端抵压冲击弹簧26，另一端能够对接顶杆28的端部，顶杆28设置在导向套29内，顶杆28上还设置缓冲弹簧30，光枪上还设有信号接口22，电机23由扳机21触发。
一种基于图像识别的基于图像识别的虚拟军事训练系统，通过安装摄像头的枪对显示端红外感应灯识别后经过计算机运算实现真实的射击的效果。所有系统包括以下部分及主要功能：
(1)：图像显示主机---通USB读取坐标并显示打靶内容。
(2)：通信控制器---负责通信处理以及协议解析。
(3)：外设控制器---负责所有外围设置的控制。
(4)：图像识别器---负责图像识别以及算法处理。
(5)：驱动控制器---负责驱动外围设备。
(6)：后座力模拟模块---通过结构以及电子控制模拟真实的后座力效果。
(7)：音效模拟模块---模拟真实的射击音效。
(8)：扳机---扳机执行结构以及电子控制。
(9)：摄像头---负责图像采集。
(10)：从③---⑨是一把光枪的组成集合，本系统最多可以支持16把枪同时训练。
(11)：屏幕---由于显示范围大所以本系统采用投影幕布。
(12)：红外感应灯---图像识别传感器。
(13)：投影仪---负责把显示主机的的内容投入到显示端。
如图2所示本系统可以自适应显示区域为3米---10米，射击距离为10米---16米之间任意位置的射击模拟训练，并且支持16人同时训练且不影响速度以及效果，这是以往系统都无法实现的。本系统的关键是利用图像识别，进行3D建模，通过计算最终实现真实的射击模拟效果。所以不管训练者在10米---16米之间的任意3D位置，以及任意姿势的射击(站姿，蹲姿，卧姿)进行射击时都能很精确的模拟出真实的效果，这也是以往系统都无法实现的。
图像采集：红外感应灯12放置在射击目标屏幕处，光枪10中的cmos高清摄像头9通过滤光片可以获取到红外光源的图像。图像信息通过usb传输到图像显示主机。
图像处理：图像识别器4采集图像，对图像进行降噪，滤波，阈值化处理获得只含点光源的图像，然后通过计算距离，识别形状和处理旋转手段，识别出物理世界中每个红外感应灯12在图像中的精确坐标，一一对应起来。
反算光枪瞄准位置和空间姿态：通过以下参数：光枪中相机9参数，红外光源12的物理坐标，红外光源在图像中的坐标，通过图像算法就可以反算出光枪在实际世界中的坐标，光枪的空间3D姿态以及光枪的瞄准位置。
光枪控制及通讯：驱动控制器5包括光枪扳机8的捕获和发送，扣动扳机后的后座力模拟模块6和音效模拟模块7，然后通过通信控制器2以RS485总线将光枪的瞄准位置和按键信息传输到图像显示主机1。
终端主机显示互动：图像显示主机1获取到射击坐标，并在互动应用程序(如打靶训练，射击游戏等)中屏幕11上显示及与用户互动。
以上依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定技术性范围。

Claims (10)

1.一种基于图像识别的虚拟军事训练系统，包括：屏幕和位于屏幕前方的若干个光枪，其特征在于，还包括图像显示主机，若干个所述光枪通过通信控制器信号连接所述图像显示主机；
所述屏幕上排布有若干感应灯，每个所述感应灯在屏幕上的物理坐标均存储在所述图像显示主机内；
所述屏幕能够自行显示打靶图像或通过投影仪投影显示打靶图像；
每个所述光枪上均设有摄像头。
2.根据权利要求1所述的一种基于图像识别的虚拟军事训练系统，其特征在于：所述感应灯为红外感应灯。
3.根据权利要求1所述的一种基于图像识别的虚拟军事训练系统，其特征在于：所述摄像头连接有图像识别器，所述图像识别器连接所述通信控制器。
4.根据权利要求3所述的一种基于图像识别的虚拟军事训练系统，其特征在于：所述摄像头上还设置有滤光片。
5.根据权利要求1所述的一种基于图像识别的虚拟军事训练系统，其特征在于：所述光枪内还设置有音效模块和后座力模块，所述音效模块和所述后座力模块均由扳机触发。
6.根据权利要求5所述的一种基于图像识别的虚拟军事训练系统，其特征在于：所述后座力模块包括依次衔接的电机、齿轮组、齿条、顶杆和后盖，其中齿轮组中与所述齿条啮合的为缺齿齿轮，所述缺齿齿轮外周至少有一段弧形结构不带有齿；所述齿条衔接有冲击弹簧，所述冲击弹簧轴线与所述齿条轴线平行；所述顶杆一端顶在齿条处，另一端顶在后盖上；所述后盖通过转轴连接所述光枪。
7.根据权利要求6所述的一种基于图像识别的虚拟军事训练系统，其特征在于：所述齿条侧边设置有滚珠滑块，所述滚珠滑块一端抵压所述冲击弹簧，另一端能够对接顶杆的端部。
8.根据权利要求6所述的一种基于图像识别的虚拟军事训练系统，其特征在于：所述顶杆设置在导向套内，所述顶杆上还设置缓冲弹簧。
9.根据权利要求6所述的一种基于图像识别的虚拟军事训练系统，其特征在于：所述光枪上还设有信号接口。
10.根据权利要求6所述的一种基于图像识别的虚拟军事训练系统，其特征在于：所述电机由扳机触发。
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