CN109827474A - 一种基于高清摄像头的训练场多靶位自动报靶方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于高清摄像头的训练场多靶位自动报靶方法及系统，其中的方法包括：靶面方向平行放置的多个靶位，其靶面上方有数字标号；采用一个高清摄像头，垂直于所述靶面方向，摄取所有靶位的全景图像；在摄取的全景图像上识别各个靶位的靶面图像及其数字标号；在每个靶位上安装压力传感器，根据射击产生的压感信息，保存对应靶位的当前靶面图像，并根据识别的弹着点坐标与靶心坐标之间的距离，查询靶环数的半径范围，得到射击成绩；通过液晶显示屏输出全场射击成绩与弹着点计算图像，通过声音播放装置向每个射击人员单独播放本人射击成绩。获取靶面中子弹进入靶面的位置，实现高精度、高分辨率、高速度的自动报靶系统，如摘要附图所示。

Description

一种基于高清摄像头的训练场多靶位自动报靶方法及系统

技术领域

本发明涉及一种涉及枪械射击用的报靶装置，具体涉及基于高清摄像头的报靶方法及系统，可同时对多个靶位进行自动报靶。

背景技术

目前，在射击训练及比赛中，使用的自动报靶技术主要为：基于声学的自动报靶、基于视频图像的自动报靶、激光传感式报靶以及多方式融合的报靶等。中国专利“一种报靶系统的自动校正方法和报靶系统”(国内专利公开号CN103591852A)，综合采用弹着点的超声信号和图像坐标分析结果，进行实弹射击弹着点的定位，声学靶存在对受空气环境影响较大，存在可靠性差、检测精度低等问题；中国专利“一种基于摄像机的报靶方法及系统”

(国内专利公开号CN101694363A)，设计了一种基于多个摄像机确定弹着点坐标的自动报靶系统，每个靶位都需要安装至少两个摄像机，成本高昂，且需根据靶纸尺寸以及摄像机安装位置提前计算映射关系，维护复杂；中国专利“一种镭射靶自动报靶装置”(国内专利公开号CN206037842U)，设计了一种利用高灵敏度的激光发射和接收装置，通过激光接收器件的电气参数发生变化确定坐标的自动报靶系统，大量的光源需要与相应的光敏管接收器一一对准照射，调试工作量大、维护困难，并且由于光源和接收器的体积因素，无法将其摆放得足够多，导致检测枪弹位置的精度不够高。

发明内容

随着高清摄像头与图像处理技术的发展，在一副高清晰度图像中可以识别多个目标。本发明提供一种简单可靠的基于高清摄像头的报靶方法及系统，用于在训练场利用单个高清摄像头，同时对多个靶位分别获取子弹进入靶面的位置，实现自动报靶。

本发明的目的之一是，提供一种基于高清摄像头的训练场多靶位自动报靶方法，该方法包括：

采用一个高清摄像头，垂直靶面方向安装于训练场靶位前方，在训练前进行拍摄，得到训练场地靶位图像；对所述靶位图像利用模板匹配算法定位各个靶面，得到多个靶面图像；在靶面上方设置数字标号，在所述靶位图像上对所述数字标号利用OCR(OpticalCharacter Recognition，光学字符识别)方法识别标号数字；

对每个靶面图像进行预处理，包括：将所述数字标号与所述靶面图像进行一一对应；对每个靶面，利用图像处理算法，定位靶心坐标，并计算每个靶环线的半径，建立环数与半径范围的映射关系。将所述预处理得到的信息存入数据库中。

射击训练开始后，根据摄取的图像，利用图像处理算法，定位弹着点坐标，并计算所述弹着点坐标与对应靶心坐标之间的距离。查询所述环数与半径范围的映射关系，根据距离的大小得到相应的环数。

本发明目的之一是，提供一种基于高清摄像头的训练场多靶位自动报靶系统，对训练场内平行放置的多个靶位进行自动报靶，该系统包括：一个信息采集系统，一个计算机控制系统，一个报靶信息输出装置。

信息采集系统，所述图像采集系统包括：图像采集模块，包括：一个高清摄像头，所述摄像头的朝向垂直于所述多个靶面平面，用于在射击开始采集所述训练场所有靶位整体图像，在射击时采集射击后靶面图像；射击激活模块，安装于每个靶位：包括：压力传感器，用于在射击发生时激活，并将所述激活信息回传给所述计算机控制系统。

计算机控制系统，所述控制系统包括：图像处理子系统、信息管理子系统。所述图像处理子系统包括：多靶位定位模块，用于在所述高清摄像头所摄图像中识别出所述各个靶位对应的靶面图像以及所述靶位标号，并存入所述靶位管理子系统；靶面预处理模块，用于计算靶面信息，并存入信息管理子系统；靶图像处理模块，用于在所述射击激活模块回传激活信息时，存储被激活靶位的当前靶面图像，并对所述靶面图像进行弹孔识别与成绩计算，并将成绩存入所述信息管理子系统。所述信息管理子系统包括：靶位管理模块，用于存储识别出的靶面与其标号关系，存储当前靶面图像；成绩管理模块，用于存储各个靶位的射击人员信息及其成绩。

报靶信息输出装置，所述报靶信息输出装置包括：一个或多个液晶显示屏，显示各个靶位的当前成绩、总成绩、标有最新弹着点的校正后图像；多个声音播报装置，所述多个声音播报装置分别置于每个射击人员旁边，实时播报射击成绩。

本发明的有益效果是，用单个高清摄像机，同时获取多个靶位中子弹进入靶面的位置，实现高精度，高分辨率，高速度，降低成本的自动报靶系统；对每个射击人员实时播报射击成绩，同时在控制中心记录所有人员的射击成绩；着弹后存储射击图像，提供后续复查功能。

附图说明

图1是本发明的系统原理图。

图2是高清摄像头摄取的图像示意图。

图3是本发明所述方法的工作流程图。

图4是系统初始化流程图。

图5是经过处理后的靶面图像示意图。

图6是射击成绩计算原理图。

具体实施方式

为了使得本发明的目的、技术方案和优势更加清晰，下面结合附图对本发明的实施方式作进一步的描述。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

如图1所示，训练场内固定安装N个靶位101，靶1～靶N按靶面平行方向放置，每个靶位的固定方向加装数字标号。每个后靶面安装压感装置。在靶位前方安装一个高清摄像头102。压感装置、高消摄像头均通过信号线与计算机控制系统103相连。如图2所示，是高清摄像头可以得到的所有靶位全景图像的示意图。

如图3所示，本发明的流程包括：步骤S301，计算机控制系统与设备初始化；步骤S302，接收到压感信号，保存当前靶面图像以及时间信息，识别弹着点并计算射击成绩；步骤S303，在系统内保存着弹后的图像，记录成绩并进行播报。

如图4所示，计算机控制系统启动以后，对摄像头摄取的全景图像进行初始化预处理，步骤包括：步骤S401，采用模板匹配的方式，识别各个靶面位置坐标，并分别单独截取各个靶面图像；步骤S402，利用OCR识别各个靶面的数字标号，并与靶面图像相对应，为每个每个靶位建立靶位信息表，存入计算机控制系统中的信息管理子系统的靶位管理模块中；步骤S403，分别对每个如图5(a)所示的靶面图像，进行预处理流程，包括中值滤波、二值化、靶环线细化处理，得到如图5(b)所示的靶面图像。步骤S404，在如图5所示所示的靶面图像上提取出靶纸最外围的环线，根据如图6所示的示意图计算靶心坐标与环值半径，将每个靶位的靶心坐标和环值半径存入该靶位的靶位信息表中。

如图6所示，计算靶心坐标的方法是：在环线上随机选取三个点601、602、603，任意参数建立直角坐标系，然后根据定义圆的公式：(x+a)²+(y+b)²＝c²得出与坐标系相对应的a，b，c。其中(a，b)即为圆心604的坐标，c为圆的半径。

如图6所示，计算环值半径范围的方法是，从靶心位置往坐标轴四个方向，依次在每个靶环线上取一点，计算得到四个与圆心的距离，取其平均值作为该环值的半径范围。

如图6所示，计算射击成绩的方法是，接收到压感信号以后，保存当前靶面图像以及时间信息，对靶面图像进行预处理流程，包括中值滤波、二值化、靶环线细化处理。利用背景差分法识别弹着点，将弹着点605距圆心的距离与靶位信息表中所存储的各个半径进行比较，根据距离的大小将相应的环数读出。

最后，将最新保存的图像作为下一次计算射击成绩的差分背景图。

以上仅作为本发明的较佳实例，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于高清摄像头的训练场多靶位自动报靶方法，其特征在于，所述的方法包括：

靶面方向平行放置的多个靶位，每个靶位上方放置靶位数字标号，采用一个高清摄像头，垂直于所述靶面方向，摄取所有靶位的全景图像，识别各个靶位上方的数字标号以及对应的靶面图像；

每个靶位安装压力传感器，当子弹击中所述靶位的靶面时，所述压力传感器将信息传入计算机控制系统，激活所述计算机控制系统处理对应靶位的靶面图像；

对靶面图像进行弹孔识别，计算射击成绩并输出所述射击成绩。

2.根据权利要求1所述的报靶方法，其特征是，所述识别各个靶位上方的数字标号，利用OCR(光学字符识别)方法识别所述数字标号。

3.根据权利要求1所述的报靶方法，其特征是，所述识别各个靶位的靶面图像，采用模板匹配的方法进行识别，并对识别出的靶面图像进行图像分割，得到只包含当前靶位的靶面区域的图像及其靶面信息。

4.根据权利要求3所述的报靶方法，其特征是，所述的靶面信息包括：所述靶面图像在所述高清摄像头摄取的整体图像中的坐标，靶心相对于所述靶面图像位置的坐标，环值范围。

5.根据权利要求4所述的报靶方法，其特征是，所述的环值范围，其计算方法是：处理所述靶面图像得到每个靶环线的细化图像，并对所述的每个靶环线，分别提取三个像素点，以及靶心坐标进行圆形拟合，得到所述圆形的半径，按半径大小排序，并依次对每两个半径之间组成的区域赋予一个环值。

6.根据权利要求1所述的报靶方法，其特征是，所述的靶位压力传感器激活计算机系统处理对应靶位的靶面图像，其处理过程为：计算机系统根据响应所述压力传感器，以及所述靶面信息，提取该靶位当前靶面图像。

7.根据权利要求1所述的报靶方法，其特征是，所述计算成绩的方法是：根据所述弹孔识别得到的弹着点坐标，计算所述弹着点坐标与靶心之间的距离，并与所述环值范围区间进行比较，得到射击的环数。所述弹着点与靶心之间的距离与所述环数都作为成绩信息。

8.一种基于高清摄像头的训练场多靶位自动报靶系统，其特征在于，所述的系统包括：信息采集系统，计算机控制系统，报靶信息输出装置。

9.根据权利要求8所述的报靶系统，其特征是，所述的信息采集系统包括：靶面平行放置的多个靶位，一个高清摄像头，所述摄像头的朝向与所述靶面方向垂直，摄取多个靶位的整体图像，每个靶位安装压力传感器，将压感信息传入所述的计算机控制系统。

10.根据权利要求8所述的报靶系统，其特征是，所述的计算机控制与输出系统包括：图像处理子系统，用于对靶图像进行处理，计算射击成绩；信息管理子系统，用于管理靶面信息与成绩信息；液晶显示屏，显示所有靶位的成绩信息；多个声音播放装置，置于每个射击人员旁边，向射击人员播放射击成绩。