CN109341427A - 一种激光枪靶系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种激光枪靶系统，包括激光枪、靶面、红外相机、报靶主机以及显示装置，激光枪包括控制器，分别与控制器电连接的红外激光发射器、装弹触发器、扳机触发器、扳机压力检测模块以及无线通讯模块，控制器通过无线通讯模块与报靶主机进行信号传输；靶面采用透光结构，红外相机设置于靶面的后方，红外相机的镜头前端还设置有红外滤光镜，红外相机和显示装置分别通过数据线与报靶主机相连。本发明中的报靶主机通过激光枪可有效地采集射击员的射击次数、射击时间以及扳机压力变化参数等，从而掌握射击员的训练或比赛情况，而红外相机设置在靶面的后方可准确地获取射击环数的图像，降低了采集误差，从而可让报靶主机得出准确的射击成绩。

Description

一种激光枪靶系统

技术领域

本发明涉及电子靶技术领域，特别是一种激光枪靶系统。

背景技术

射击训练一般都是在射击完成后，查看射击的环数时，一般是通过导轨牵拉系统将标靶拉近，通过射击者观察获知其射击的成绩是多少环，这种方式查看成绩复杂、破坏标靶，使用成本高，而且这种射击训练系统不能用来联系射击移动标靶。目前虽大部分已采用激光枪训练，但在采集射击的环数时，由于采集装置设置在靶面前方，由于为了不阻碍射击者的视线，一般都是设置在靶面侧面，故容易造成采集角度不准确，影响射击环数的准确性，同时该激光枪无法有效采集射击员的相关的射击状态的相关参数，因此无法针对射击员的状态进行有效地调整或参考。

发明内容

为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种激光枪靶系统，不但可以精准采集射击环数，同时可有效地采集射击员的相关状态参数。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种激光枪靶系统，包括激光枪、靶面、红外相机、报靶主机以及显示装置，所述激光枪包括控制器，分别与控制器电连接的红外激光发射器、装弹触发器、扳机触发器、扳机压力检测模块以及无线通讯模块，所述控制器通过无线通讯模块与报靶主机进行信号传输；所述靶面采用透光结构，所述红外相机设置于靶面的后方，所述红外相机的镜头前端还设置有红外滤光镜，所述红外相机和显示装置分别通过数据线与报靶主机相连。

进一步，所述激光枪还包括装弹拉杆，所述装弹拉杆与装弹触发器的触发端电连接，所述装弹触发器的输出端与控制器的第一输入端连接。

进一步，所述激光枪还包括扳机，所述扳机与扳机触发器的触发端电连接，所述扳机触发器的输出端与控制器的第二输入端连接，所述扳机压力检测模块用于检测扳机的压力变化的信号并向控制器反馈。

进一步，所述无线通讯模块采用蓝牙通讯模块或WIFI通讯模块。

进一步，所述红外相机设置在距离所述靶面的100-150mm处。

进一步，所述红外相机的镜头焦距为5-12mm。

进一步，所述红外相机的摄像头设置有红外补光光源。

进一步，所述显示装置包括专业显示器和观众显示器。

进一步，所述靶面、所述红外滤光镜以及所述红外相机均设置于靶箱内。

本发明的有益效果是：报靶主机通过激光枪可有效地采集射击员的射击次数、射击时间以及扳机压力变化参数等，从而掌握射击员的训练或比赛情况，而红外相机设置在靶面的后方可准确地获取射击环数的图像，降低了采集误差，从而可让报靶主机得出准确的射击成绩。

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是本发明的一种较优实施例的结构示意图；

图2是本发明的激光枪的各模块的连接示意图；

图3是本发明的靶箱内部的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。

参照图1，为一种较优的实施方式，一种激光枪靶系统，包括激光枪1、靶面2、红外相机3、报靶主机4以及显示装置5，所述激光枪1包括控制器，分别与控制器电连接的红外激光发射器、装弹触发器、扳机触发器、扳机压力检测模块以及无线通讯模块，所述控制器、红外激光发射器、扳机触发器、扳机压力检测模块以及无线通讯模块均分别固定设置在激光枪1的枪靶上，所述控制器通过无线通讯模块与报靶主机4进行信号传输；所述靶面2采用透光结构，所述红外相机3设置于靶面2的后方，所述红外相机3的镜头前端还设置有红外滤光镜6，所述红外相机3和显示装置5分别通过数据线与报靶主机4相连。

优选地，参照图1和图2，本实施例中，所述激光枪1还包括装弹拉杆和扳机，所述装弹拉杆与装弹触发器的触发端电连接，所述装弹触发器的输出端与控制器的第一输入端连接；所述扳机与扳机触发器的触发端电连接，所述扳机触发器的输出端与控制器的第二输入端连接，所述扳机压力检测模块用于检测扳机的压力变化的信号并向控制器反馈；所述控制器采用单片机作为数据采集芯片，所述控制器还包括AD转换模块以及驱动模块，所述控制器的第三输入端通过AD转换模块与扳机压力检测模块相连，所述控制器的控制端通过驱动模块与红外激光发射器相连，其中压力检测模块采用了压力传感器。

当射击员拉动枪支的装弹拉杆时，安装在拉杆内的装弹触发器会被触发，向控制器输入信号，并通过无线通讯模块向报靶主机4发送“装弹”信号，在收到报靶主机4发送回来的响应后，控制器便会启动红外激光发射器，然后每间隔100ms压力检测模块会采集射击员每次扣下扳机的压力数值，并将采集到的扳机压力数据发送给控制器，通过无线通讯模块发射给报靶主机4；当射击员对扳机施加压力达到阈值后会触发扳机开关，控制器接收到该信号后便会通过无线通讯模块向报靶主机4发送“射击”信号。控制器在延时3s后会关闭红外激光器以及停止向报靶主机发送压力数据，到此一次射击动作完成。同时控制器会累积计算射击员扣下扳机时达到阈值的次数，控制器会将所射击员的射击时间、射击次数以及每次射击员扣下扣扳机的压力数据等相关数据通过无线通讯模块发送给报靶主机4，由报靶主机4依据所收发的数据进行处理及计算，从而获取射击员的扳机压力检测曲线、射击次数以及射击时间等相关状态信息，并将处理好的相关信息发送给显示装置5，由显示装置5进行显示。

当红外发射器发射红外线到达靶面2时，红外相机3便会将靶面2的红点位置进行拍摄，同时将采集的图像发送给报靶主机4，其中靶面采用的是透光性较好的纸质材料或塑料材质，目的是为了让红外相机3可以从靶面2的背面清晰地拍摄到激光光斑图像，由于靶面2采用了透光性较好的材料，外界自然可见光也可以穿透靶面2，从而对红外相机3的成像造成干扰，不利于对图像进行处理，又由于红外激光发射器在靶面产生的光斑为红外波段，故采用红外滤光镜6，可将可见光进行过滤，使红外相机3仅能拍摄到红外光，降低可见光波段的干扰；在综合考虑摄像的帧数、分辨率、成本等因数，红外相机3采用了CMOS传感器摄像头模块。

优选地，为了保证数据可有效地进行传输，所述无线通讯模块采用蓝牙通讯模块或WIFI通讯模块。其中蓝牙通讯模块支持点对点传输，具有传输速度快等特点，WIFI通讯模块的传输速度快以及方便组网，可根据实际需要对无线通讯模块进行设置。

优选地，为了有效地采集射击环数的数据，本实施例中所述靶面2采用透光结构，激光可透射并在靶面2背面显示，方便红外相机3的采集，所述红外相机3设置在距离所述靶面2的100-150mm处，同时红外相机3的摄像头需设置在靶面2的中心线上，所述红外相机3的镜头焦距为5-12mm，依据现场靶面2的大小可对红外相机3的距离设置和镜头焦距进行调整，将红外相机3设置在靶面2的中心线上，可提高射击点的图像信息的精度，从而方便环数的准确获取及计算，将采集图像发送给报靶主机4进行识别，从而准确得出激光点的坐标位置，再得出射击环数等相关数据，本实施例中的测试精度要求达到0.1环，其中红外相机3的分辨率要求最低为200x200像素，故红外相机3需选择720p以上分辨率的。

优选地，为了提高射击点的位置采集效果，所述红外相机3的摄像头设置有红外补光光源，可增强红外光线的采集，从而获得射击环数的准确数据。

优选地，为了可及时显示射击员的射击成绩及相关状态，所述显示装置5包括专业显示器和观众显示器，所述专业显示器用于提供给射击员或教练观看，专业显示器上用于显示运动员的射击次数、射击成绩、弹着点、累积时间、比赛时间、扣扳机的压力曲线变化等，观众显示器用于显示成绩和弹着点，方便观众观看。

优选地，参照图3，所述靶面2、所述红外滤光镜6以及所述红外相机3均设置于靶箱7内，设置在靶箱7内可进一步降低可见光的影响，提高采集射击环数的准确性。

本实施例中报靶主机4的相应图像处理软件采用LabVIEW(Laboratory VirtualInstrument Engineering Workbench，实验室虚拟仪器工作平台)，该软件会对采集到图像依次进行灰度化、二值化及阈值分割、光斑质心重心法检测中心坐标，从而将记录有激光光斑的图像转为图像位置坐标，并获取激光光斑坐标的位置。

其中，相关图像处理软件LabVIEW针对图像处理的具体过程为：

(1)灰度化：

由于采用的摄像头模块拍摄为RGB原图，要先对原图进行灰度化处理，以降低信息量，提高报靶主机4的计算机处理速度。

(2)二值化及阈值分割：

图像分割是将目标物体与背景分离开来的图像处理技术，常用的图像处理是使用阈值分割的方法。在靶箱7内安装红外滤光镜后，极大部分自然光线无法抵达摄像头，反而红外激光射到靶纸产生的光斑可以被摄像头捕捉并且光斑亮度还是饱和的，也就是灰度化后的图像中目标光斑区域灰度值为255，而背景区域灰度值达不到255。即采用单阈值分割的方法，将255作为分割阈值对灰度图像进行阈值分割后即可得到只有光斑的二值图。下一步是对阈值分割后的图像做光斑中心检测获取光斑中心坐标。

(3)重心法检测中心坐标：

关于光斑中心检测的方法常见有重心法、Hough变换法、矩形拟合法等，本实施例中选择使用重心法检测中心坐标。在上一步图像分割后得到的二值图中仅仅存在“0”和“255”两种灰度值，其各像素点灰度值为：

其中T(i,j)表示第i行、第j列的像素点灰度值。

一幅大小为M*N的图像，其计算图像的能量中心的公式：

其中X和Y表示中心像素的坐标。

使用LabVIEW进行编程可以直接调用“IMAQ Centroid VI”函数计算出重心坐标。到此，一帧图像的光斑中心坐标已经得出，下一步是要用这帧的光斑坐标进行成绩计算还是重复上述步骤对下一帧图像得出新的光斑坐标要取决于是否收到激光枪1上的扳机触发信号。如果有收到扳机触发信号，则进行环数判断；如果没有，便将传送来的扳机压力值与光斑坐标分别添加到程序的压力数组和瞄准轨迹数组中，然后对压力曲线和瞄准曲线进行重新绘制。

(4)成绩的计算方法：

红外相机3所拍摄到的靶面2的图像与实物靶面2会存在一定比例的缩放，所以在判靶前先要得到图像上的各环半径长度和环心位置坐标。本实施例中采用的靶面2是10米气步枪靶面是一组间距相同的同心圆，以此，各环的半径像素长度就可以为：

其中，i为第i环，R_i为第i环的像素半径长度，R₁为一环的像素半径长度。

因为靶心坐标同时也是一环圆心坐标，因此只需要确定一环圆心和半径的像素长度数据即可得到各环的半径像素长度。在LabVIEW中可以使用“NI vison”的边缘检测工具对靶环最外层圆进行边缘检测就可以确定一环中心坐标以及半径。在下一次更换靶纸前都可以沿用这些数据进行环数判断。

由于10米气步枪是以弹孔边沿到靶心的最短距离作为判靶标准。在判靶前，先求出光斑中心坐标到靶心坐标的距离再减去子弹半径的长度，然后将其与各环数半径长度区间进行对比即可确定所落入的半径区间从而得出成绩。

(5)瞄准轨迹实现：

在一种按照比例重新绘画的靶面图像基础上，使用LabVIEW的“DrawLine”函数在相邻两帧图像光斑坐标将绘画直线，由于采用帧数为60fps的摄像头模块，其数据绘画的线段效果更加接近于实际光斑运动轨迹。此外，为了模拟弹着点，可以在光斑坐标处画一个按实弹半径比例缩放的实心圆。

以上所述，只是本发明的较佳实施方式而已，但本发明并不限于上述实施例，只要其以任何相同或相似手段达到本发明的技术效果，都应属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种激光枪靶系统，其特征在于：包括激光枪(1)、靶面(2)、红外相机(3)、报靶主机(4)以及显示装置(5)，所述激光枪(1)包括控制器，分别与控制器电连接的红外激光发射器、装弹触发器、扳机触发器、扳机压力检测模块以及无线通讯模块，所述控制器通过无线通讯模块与报靶主机(4)进行信号传输；所述靶面(2)采用透光结构，所述红外相机(3)设置于靶面(2)的后方，所述红外相机(3)的镜头前端还设置有红外滤光镜(6)，所述红外相机(3)和显示装置(5)分别通过数据线与报靶主机(4)相连。

2.根据权利要求1所述的激光枪靶系统，其特征在于：所述激光枪(1)还包括装弹拉杆，所述装弹拉杆与装弹触发器的触发端电连接，所述装弹触发器的输出端与控制器的第一输入端连接。

3.根据权利要求1所述的激光枪靶系统，其特征在于：所述激光枪(1)还包括扳机，所述扳机与扳机触发器的触发端电连接，所述扳机触发器的输出端与控制器的第二输入端连接，所述扳机压力检测模块用于检测扳机的压力变化的信号并向控制器反馈。

4.根据权利要求1所述的激光枪靶系统，其特征在于：所述无线通讯模块采用蓝牙通讯模块或WIFI通讯模块。

5.根据权利要求1所述的激光枪靶系统，其特征在于：所述红外相机(3)设置在距离所述靶面(2)的100-150mm处。

6.根据权利要求1所述的激光枪靶系统，其特征在于：所述红外相机(3)的镜头焦距为5-12mm。

7.根据权利要求1所述的激光枪靶系统，其特征在于：所述红外相机(3)的摄像头设置有红外补光光源。

8.根据权利要求1所述的激光枪靶系统，其特征在于：所述显示装置(5)包括专业显示器和观众显示器。

9.根据权利要求1所述的激光枪靶系统，其特征在于：所述靶面(2)、所述红外滤光镜(6)以及所述红外相机(3)均设置于靶箱(7)内。