CN112762763B - 一种视觉感知系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种视觉感知系统，用于瞄准镜，所述视觉感知系统包括多个摄像头、中央控制部、显示部和多个固定部；所述多个固定部用于将摄像头、中央控制部和显示部固定于瞄准镜主体；所述中央控制部与摄像头及显示部电连接；摄像头对准调节旋钮并采集调节旋钮转动过程中的刻度线图像，每一帧刻度线图像含有多根刻度线；所述中央控制部对刻度线图像中刻度线的变化进行识别，并根据识别结果计算出调节旋钮的当前调节值，将所述当前调节值传送至所述显示部进行实时跟踪显示。本发明使得射手能直观地在显示部查看调节旋钮在调节过程中的调节值，大大提高了射击效率。

Description

一种视觉感知系统

技术领域

本发明涉及一种视觉系统，特别涉及一种用于枪械上瞄准镜的视觉自动感知系统

背景技术

枪械上的瞄准镜，尤其是传统的望远镜式瞄准镜自发明以来就因为它可以清晰准确地命中目标在比赛、狩猎和军事活动中得到广泛运用。

由于子弹的飞行线路是抛物线轨迹，再由于环境比如风等对飞行线路的影响，命中远距离的目标，是相当不容易的，射手需要测出目标的距离，计算出弹道，需要对瞄准镜的高低调节旋钮和左右调节旋钮进行必要调节才能做到。然而，射手做这些动作时都必须将眼睛从瞄准镜里看见的目标移开，看着调节旋钮一点一点调节，整个调节过程耗时耗力，而一个士兵能够快速准确调节瞄准镜的能力，在战场上可能是决定生死的因素。

随着技术的发展，射击已经进入了智能时代，有了智能测距、智能弹道计算APP等许多智能装备，但是这些智能装备和瞄准镜都是相互独立的，无论智能多么先进，和瞄准镜始终都没直接联系起来。在实践中，目标往往是移动的，射击机会可能稍纵即逝。

现有技术中，没有一种装置，能使射手快速从显示屏幕里直接看到即时连续的瞄准镜各调节旋钮的调节量，没有一种装置，能使智能装备的数据和瞄准镜的调节量直接联系起来，以使智能计算结果直接体现为数字化的瞄准镜各调节旋钮的当前调节值和所需调节量；导致极大地降低了射击效率。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出一种能快捷方便使用的视觉感知系统，可以被快速安装在枪械的瞄准镜上，使得射手能直观地在显示部查看调节旋钮在调节过程中的调节值，大大提高了射击效率。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种视觉感知系统，用于瞄准镜，所述瞄准镜包括瞄准镜主体，安装在主体上的目镜、物镜及多个调节旋钮，调节旋钮上设置有刻度线；其中，

所述视觉感知系统包括多个摄像头、中央控制部、显示部和多个固定部；

所述多个固定部用于将摄像头、中央控制部和显示部固定于瞄准镜主体；

所述中央控制部与摄像头及显示部电连接；

摄像头对准调节旋钮并采集调节旋钮转动过程中的刻度线图像，每一帧刻度线图像含有多根刻度线；

所述中央控制部对刻度线图像中刻度线的变化进行识别，并根据识别结果计算出调节旋钮的当前调节值，将所述当前调节值传送至所述显示部进行实时跟踪显示。

其中，所述中央控制部对刻度线图像中刻度线的变化进行识别具体包括如下步骤：

S10，获取归零位置调节旋钮上的刻度线图像；

S20，对该刻度线图像中的每一刻度线进行特征及像素位置识别，并按顺序将每一刻度线设置不同的用于识别的标签；

S30，动态获取调节旋钮转动过程中的刻度线图像并对图像内的每一刻度线进行特征及像素位置跟踪识别；

S40，将本次识别结果与前次识别结果进行对比，当本次刻度线图像的最右侧已有的刻度线消失或出现新的刻度线,判定为调节旋钮调整变化一个刻度线。

其中，所述计算调节旋钮的当前调节值具体包括如下步骤：

S51,判断刻度线图像中的最右边是增加一条刻度线还是减少一条刻度线；

S52,如果减少则判定调节旋钮逆时针旋转一个刻度，并将刻度线图像中原来的标签从lined变为line(d-1)，d为变化一个刻度前的标签值，调节旋钮的当前调节值采用公式：V＝Vp-Vu计算，记录该V值；

S53,如果增加则判定调节旋钮顺时针旋转一个刻度，并将刻度线图像中原来的标签从lined变为line(y-1)，y为变化一个刻度前的标签值，调节旋钮的当前调节值采用公式：V＝Vp+Vu计算，记录该V值；

其中，其中V为调节旋钮的当前调节值，Vp为调节旋钮的调整变化一个刻度点前的调节量，Vu为调节旋钮调整变化一个刻度点的值。

本发明的视觉感知系统，通过设置多个摄像头,中央控制部及显示部,将安装于瞄准镜上的调节旋钮的当前调节值即时转化成数字值，且被显示部实时显示，使射手在通过瞄准镜的调节旋钮进行调节时,无需紧盯调节旋钮,直接在显示部就可以动态实时看到瞄准镜调节旋钮旋的当前调节值，从而实现了射手在观察目标的同时快速调节瞄准镜的调节旋钮，大大提高了射击效率。

附图说明

图1为本发明视觉感知系统安装于瞄准镜的示意图。

图2为图1分解示意图。

图3为本发明视觉感知系统的模块原理示意图。

图4为本发明对刻度线图像中刻度线的变化进行识别的流程示意图。

图5为本发明视觉感知系统的调节旋钮的刻度线拍摄及显示的示意图。

图6为本发明视觉感知系统学习识别刻度线的示意图

图7为本发明视觉感知系统设置模块的设置流程示意图。

图8为本发明视觉感知系统调节旋钮的刻度线顺时针旋转识别及显示示意图。

图9为本发明视觉感知系统调节旋钮逆时针旋转图像右边刻度线变化示意图。

图10为本发明视觉感知系统调节旋钮逆时针旋转图像左边刻度线变化示意图。

图11为本发明视觉感知系统的中央控制部的识别判断执行流程示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

请参考图1至图2，为本发明提供的一种视觉感知系统，用于瞄准镜10，所述瞄准镜10包括瞄准镜主体13，安装在主体13上的目镜14、物镜12及多个调节旋钮11，调节旋钮11上设置有刻度线111。

本发明的视觉感知系统用于感知瞄准镜10的调节旋钮11旋转时刻度线111的变化从而计算出的调节旋钮11的当前调节值。

在本实施方式中，瞄准镜10上的调节旋钮11分别有高低调节旋钮11a和左右调节旋钮11b，高低调节旋钮11a包括刻度线111a，高低调节旋钮11b包括刻度线111b。

本发明的视觉感知系统包括多个摄像头20、中央控制部30、显示部40和多个固定部。

所述多个固定部用于将摄像头20、中央控制部30和显示部40固定于瞄准镜主体13。

所述中央控制部30与摄像头20及显示部40电连接。

摄像头20对准调节旋钮11并采集调节旋钮11转动过程中的刻度线图像，每一帧刻度线图像含有多根刻度线111。

所述中央控制部30对刻度线图像中刻度线111的变化进行识别，并根据识别结果计算出调节旋钮的当前调节值，将所述当前调节值传送至所述显示部40进行实时跟踪显示。

这样，本发明的视觉感知系统能将调节旋钮11的物理变化量转化成数字变化量，并自动计算调节旋钮11的当前调节值，然后直接在显示部40进行显示，使得射手能在调节调节旋钮11的过程中，无需紧紧盯住调节旋钮11，而在显示部40直接查看实时显示的调节值即可，以在观察目标的同时快速调节瞄准镜的调节旋钮，大大提高射击效率。

本发明感知系统的每一个摄像头20包括镜头201和感光芯片202并固定于瞄准镜主体13，每一个摄像头20的镜头201对准且聚焦于对应的调节旋钮11的刻度线111并与中央控制部30电连接；摄像头20的感光芯片202将镜头201拍摄的对应的调节旋钮11的刻度线111转换成图像数据并将图像数据传送给中央控制部30。

如图3所示，本发明的中央控制部30包括设置模块31、智能处理控制模块32。

所述设置模块31包含设置程序311用于设置初始数据并传给智能处理控制模块32；所述智能处理控制模块32包含机器视觉硬件电路321及运行于该电路的机器视觉算法程序322，用于识别刻度线图像中的刻度线111。

本发明的初始数据包括：瞄准镜10的调节旋钮11的归零点和刻度线111的每格调节值；以及，中央控制部30的智能处理控制模块32在学习模式下对摄像头20拍摄到的刻度线图像学习识别并保存的刻度线111的形状特征和颜色特征。初始数据用于调节旋钮的当前调节值计算。

如图2所示，本发明的中央控制部30还包括电源模块33、线路板34、按键35和外壳36；设置模块31和智能处理控制模块32安装于线路板34上，电源模块33和线路板34安装于外壳36内，按键35安装于外壳36上；所述显示部40设置有显示屏41，所述显示部40通过固定部50固定在目镜14上并与中央控制部30电连接。中央控制部30根据初始数据和摄像头20的图像数据，通过机器视觉识别感知瞄准镜10的调节旋钮11旋转时刻度线111的变化从而计算出的调节旋钮11的当前调节值，从而使调节旋钮11的调节量从物理值变成数字值。

中央控制部30将数字化的调节旋钮11的调节量传送给所述显示部40显示，同时也可以在需要时将摄像头20拍摄的图像数据和中央控制部30控制处理过程的信息包括设置菜单等传送给所述显示部40显示。因瞄准镜10的调节旋钮11的当前调节值可以被中央控制部30即时转化成数字值，且被显示部40及时显示，使射手通过瞄准镜10瞄准目标时可以通过显示部40快速看到瞄准镜10的调节旋钮旋11的当前调节值，从而可以在观察目标的同时快速调节瞄准镜10的调节旋钮11，大大提高了射击效率。

如图1和图2所示，在本实施方式中，摄像头20为两个，分别为摄像头21和22；固定部50为3个，分别为第一固定部51、第二固定部52和第三固定部53；所述第一固定部51包括第一环状固定圈511并设有第一凸出平台512和第二凸出平台513，第一环状固定圈511固定于所述瞄准镜10的主体13，摄像头21固定于第一凸出平台512并使它的镜头对准且聚焦于高低调节旋钮11a的刻度线111a并与中央控制部30电连接，摄像头22固定于第二凸出平台513并使它的镜头对准且聚焦于高低调节旋钮11b的刻度线111b并与中央控制部30电连接；所述第二固定部52包括第二环状固定圈521并设有凸出部522，第二环状固定圈521固定于所述瞄准镜10的主体13，所述中央控制部30安装于所述凸出部522；所述第三固定部53包括第三环状固定圈531和显示屏外壳532，第三环状固定圈531固定于所述瞄准镜10的主体13，显示屏41安装于显示屏外壳532内。

在本实施方式中，按键35包括功能键351、上键352、下键353、左键354、右键355和确定键356。

如图4所示，本发明视觉感知系统的中央控制部30对刻度线图像中刻度线的变化进行识别具体包括如下步骤：

S10，获取归零位置调节旋钮上的刻度线图像。

如图5所示，此时获得的刻度线图像视野中有5根刻度线。可以理解，通过摄像头与调节旋钮距离的调整，可以改变视野中的刻度线根数。

S20，对该刻度线图像中的每一刻度线进行特征及像素位置识别，并按顺序将每一刻度线设置不同的用于识别的标签。

对刻度线图像中的刻度线识别之前，本发明视觉感知系统的中央控制部30需要进行学习，即进入到学习模式分别学习短刻度线，长刻度线的特征。

本发明中，对刻度线图像中的每一刻度线的特征识别包括对刻度线的形状特征及颜色特征进行识别。

形状特征识别又包括高度、宽度及边缘特征识别等。如图7所示，学习模式下经过学习识别后将长短刻度线的各自特征进行保存，系统在后续的识别过程中进行调用对比。

由于系统已经在学习模式下得到了长短刻度线的特征，则在正常识别状态下，对刻度线图像中的每一刻度线进行特征识别，识别出长、短刻度线，并结合识别出的像素位置，确定每一刻度线在图像中的位置。

本发明为了便于与后续图像的对比分析，在识别完成的刻度线图像中按顺序将每一刻度线设置不同的标签。如图8所示，每根刻度线上都贴上了标签“lineX”。

优选地，本发明的标签始终从刻度线图像的最右边开始向左依次增大设置，依次为line1,line2,line3,……,lineN。如图8所示，图像最右边的标签为line1，向左逐渐增大line2,line3,……,lineN。本发明从一固定方向设置标签，方便识别过程中刻度线位置变化后的对比识别。

S30，动态获取调节旋钮转动过程中的刻度线图像并对图像内的每一刻度线进行特征及像素位置跟踪识别。

即本发明在调节旋钮的转动过程中，需要动态地获取调节旋钮的刻度线图像并对图像内的每一刻度线进行特征及像素位置跟踪识别，以实时与前一次的识别结果进行对比，而得到每一刻度线的动态位置变化。

可以理解，在后续动态获得的刻度线图像中可以再次对识别出的刻度线设上标签，以便于后续的对比分析。

本发明的智能处理控制模块32运行的机器视觉算法包括：

机器学习算法，用于在机器学习模式时提取物体的特征并保存以用于后面的机器视觉识别过程。

机器识别算法，用于识别出物体或图形，并分析出物体或图形在摄像头拍摄的图像中的特征和像素位置并自动给识别出的物体或图形贴上标签。

本发明机器识别算法识别出物体或图形在摄像头的视野中移动时，能持续跟踪识别且持续分析出物体或图形在摄像头拍摄的图像中的大小和像素位置，并且标签会跟随摄像头拍摄到的物体或图形移动。且在视觉感知系统运行的数据中可以看到不断变化的物体或图形在摄像头拍摄的图像中的大小和像素位置以及标签名称等数据，且这些数据可以被用做后续的执行判断数据。

S40，将本次识别结果与前次识别结果进行对比，当本次刻度线图像的最右侧已有的刻度线消失或出现新的刻度线,判定为调节旋钮调整变化一个刻度线。可以理解，在此实施例中使用刻度线图像的最右侧刻度线变化，如果改用刻度线图像的最左侧刻度线变化原理也是一样的。

如图8中a和b所示，将a和b中的标签进行对比后，即可得到一刻度线的像素位置变化，在b中，最右边出现新的刻度线，从而可以判断出旋转方向为顺时针，且调节旋钮调整了一个刻度点。

如图11所示，本发明实施例计算调节旋钮的当前调节值具体包括如下步骤：

S51,判断刻度线图像中的最右边是增加一条刻度线还是减少一条刻度线。

S52,如果减少则判定调节旋钮逆时针旋转一个刻度，并将刻度线图像中原来的标签从lined变为line(d-1)，d为变化一个刻度前的标签值，调节旋钮的当前调节值采用公式：V＝Vp-Vu计算，记录该V值。该V值用于发送至显示部40进行显示，并为下一次计算调用。

S53,如果增加则判定调节旋钮顺时针旋转一个刻度，并将刻度线图像中原来的标签从lined变为line(y-1)，y为变化一个刻度前的标签值，调节旋钮的当前调节值采用公式：V＝Vp+Vu计算，记录该V值。该V值用于发送至显示部40进行显示，并为下一次计算调用。

其中，其中V为调节旋钮的当前调节值，Vp为调节旋钮的调整变化一个刻度点前的调节量，Vu为调节旋钮调整变化一个刻度点的值。

这样当前调节值计算时，只需得到变化前的调节量，然后识别出有新的刻度线时直接加(或减)一个刻度的值即可。

如图8中c所示，始终保持标签从的最右边开始向左依次增大，即line1始终在图像最右边。

本发明的视觉感知系统采用了机器视觉技术对刻度线图像中的刻度线111进行识别。

机器视觉技术由机器视觉硬件和软件组成，机器视觉硬件通常由摄像头、模拟数字转换模块或称作analog-to-digital(A/D)和数字处理模块或称作digital signalprocessing(DSP)组成，通过运行的机器视觉算法的软件进行目标识别，机器视觉算法通常经过两个步骤进行，首先是机器学习过程，在机器学习模式下将特定形状和颜色的物体或图形展示在摄像头前面，机器学习算法提取物体或图形的特征并保存以用于后面的机器视觉识别过程，其次是机器视觉识别出物体或图形后即可分析出物体或图形在摄像头拍摄的图像中的大小和像素位置并自动给识别出的物体或图形贴上标签，而且识别出物体或图形在摄像头的视野中移动时能持续跟踪识别且持续分析出物体或图形在摄像头拍摄的图像中的大小和像素位置并且标签会跟随摄像头拍摄到的物体或图形移动，并且在机器视觉系统运行的数据中可以看到不断变化的物体或图形在摄像头拍摄的图像中的大小和像素位置以及标签名称等数据，且这些数据可以被用做后续的执行判断数据。随着机器视觉技术的发展，机器视觉图像识别技术已经被普遍用在各个行业，并可以通过普通摄像头识别相当复杂的形状和颜色特性的目标，如拍照时摄影机的人脸跟随功能。

请参考图5，瞄准镜10的调节旋钮11的刻度线111通常都是由刻度线短线和刻度线长线组成，当摄像头20的镜头201对准瞄准镜10的调节旋钮11的刻度线111的时候，由于摄像头20固定于瞄准镜10的主体13，只要摄像头20拍摄到瞄准镜10的调节旋钮11的刻度线111转动一格，就等于瞄准镜10的调节旋钮11的当前调节值变了一格刻度的值；调节摄像头20和刻度线111之间的距离且调节焦距，使得调节摄像头20拍摄出多格刻度线的视野范围，本发明实施例中采用5格来示范，摄像头20拍摄到的刻度线111的范围如图5所示，为了使中央控制部30机器视觉硬件电路321和机器视觉算法程序322能够通过摄像头20识别刻度线111，先要通过设置模块31进行设置。

在本实施方式中，所述设置模块31运行设置程序311，请参考图7，设置时在显示部40的设置界面上操作设置步骤，通过设置步骤设置初始数据，初始数据包括瞄准镜10的调节旋钮11的归零点和刻度线111的每格调节值，以及中央控制部30的智能处理控制模块32的机器视觉硬件电路321和机器视觉算法程序322通过摄像头20拍摄到的刻度线111的图像在学习模式下学习识别并保存的刻度线111的颜色和形状特征，使所述中央控制部30通过初始数据计算调节旋钮11的当前调节值。设置时长按模式键351，在显示部40的显示屏41上看到设置菜单。

设置菜单包括：1.设置识别目标、2.设置调节旋钮每格调节值、3.设置归零点、4.退出设置。

设置步骤一，按上键352或下键353选择后按确定键356进入菜单“1.设置识别目标”选项，这时显示部40的显示屏41显示“1.设置识别刻度线短线、2.设置识别刻度线长线、3.退出设置。”，按上键352或下键353选择后按确定键356进入菜单“1.设置识别刻度线短线”选项，使中央控制部30的智能处理控制模块32运行的机器视觉算法软件322进入机器学习模式，这时用和瞄准镜10的调节旋钮11同色的胶纸将刻度线111遮住，只露出一根刻度线短线，请参考图6中的a，智能处理控制模块32的机器视觉硬件电路321和机器视觉算法程序322通过摄像头20拍摄到的刻度线短线图像完成识别刻度线短线的颜色和形状特征，并在显示部40的显示屏41上显示出给摄像头20拍摄到的刻度线短线打上标签“object 1”即“目标1”，然后按确定键356完成设置并退回到上级菜单；然后选择进入菜单“2.设置识别刻度线长线”选项，使中央控制部30的智能处理控制模块32运行的机器视觉算法程序322进入机器学习模式，这时用和瞄准镜10的调节旋钮11同色的胶纸将刻度线111遮住，只露出一根刻度线长线，请参考图6中的b，智能处理控制模块32的机器视觉硬件电路321和机器视觉算法程序322通过摄像头20拍摄到的刻度线长线图像完成识别刻度线长线的颜色和形状特征，并在显示屏41上显示出给拍摄到的刻度线短线打上标签“object 2”即“目标2”，然后按确定键356完成设置步骤一。

完成设置步骤一使中央控制部30的智能处理控制模块32的机器视觉硬件321电路和机器视觉算法程序322通过摄像头20拍摄到的刻度线111的图像通过学习模式完成识别刻度线111的颜色和形状特征，并保存识别的刻度线111的颜色和形状特征数据以用于后面的机器视觉识别过程。

设置步骤二，按上键352或下键353选择后按确定键356进入菜单“2.设置调节旋钮每格调节值”选项，这时显示部40的显示屏41显示“1.设置调节旋钮单位、2.设置每格调节值、3.退出设置。”，按上键352或下键353选择后按确定键356进入菜单“1.设置调节旋钮单位”选项，这时显示屏41显示“1.MRAD、2.MILDOT。”按上键352或下键353选择后按确定键356完成设置并退回到上级菜单；按上键352或下键353选择后按确定键356进入菜单“2.设置每格调节值”选项，这时显示屏41显示“请输入调节旋钮每格调节值【】”，按上键352、下键353、左键354、右键355在括号里输入瞄准镜10的调节旋钮11的刻度线111的每格调节值，然后按确定键356完成设置步骤二。

设置步骤三，归零点是瞄准镜10的十字线中心点和着弹点在一定的距离上重合，这时瞄准镜高低调节旋钮11a和左右调节旋钮11b所处的点叫归零点，具体地说，当一个瞄准镜10被安装到枪上后，在某一个特定的距离如100米，瞄准镜10的十字线交叉点瞄准一个目标，子弹是几乎不可能打在目标上的，这时需要调整瞄准镜高低调节旋钮11a和左右调节旋钮11b，使子弹在100米的距离上准确命中瞄准镜10的十字线交叉点瞄准的目标，这称作100米归零，这时瞄准镜10高低调节旋钮11a和左右调节旋钮11b所处的位置就称作归零点，归零是使用瞄准镜必要的步骤，只有在归零后才能通过弹道计算方程式计算不同距离的着弹点。按上键352或下键353选择后按确定键356进入菜单“3.设置归零点”选项，这时显示屏41显示“1.设置高低调节旋钮归零点、2.设置左右调节旋钮归零点、3.退出设置。”，按上键352或下键353选择后按确定键356进入菜单“1.设置高低调节旋钮归零点”选项，这时显示屏41显示“请将高低调节旋钮移到归零点，然后按确定键”完成后确定键356完成设置并退回到上级菜单；这时中央控制部30记录的是摄像头20拍摄到的瞄准镜10的高低调节旋钮11a刻度线111a的一个位置的图像，并将这个位置时的Vp值设为零；然后按上键352或下键353选择后按确定键356进入菜单“2.设置左右调节旋钮归零点”选项，这时显示屏41显示“请将左右调节旋钮移到归零点，然后按确定键”完成后按确定键356完成设置步骤三，这时中央控制部30记录的是摄像头20拍摄到的瞄准镜10的左右调节旋钮11b刻度线111b的一个位置的图像，并将这个位置时的Vp值设为零。

设置步骤二和设置步骤三完成后，中央控制部30获得了瞄准镜10的调节旋钮11的刻度线111的每格调节值U，且U＝|Vu|，Vu为调节旋钮变化一个刻度点的值；中央控制部30获得了瞄准镜10的调节旋钮11的归零点，它是刻度线111其它点的值的参照点。请参考图8中的a，当瞄准镜10的调节旋钮11处于归零点时，摄像头20拍摄到的刻度线111的图像如图中所示，中央控制部30跟据学习模式保存识别的刻度线111的颜色和形状特征数据识别出了所有的摄像头20视野中的刻度线111，同时分析出每根刻度线111在摄像头20拍摄的图像中的大小形状和像素位置，中央控制部30设定摄像头20拍摄到的图像中的所有刻度线111必须依照像素位置数据的比较结果从右到左的顺序依次贴标签为“line1”、“line2”、“line3”、“line4”…，调节旋钮11的当前调节值V＝Vp+Vu，由于调节旋钮11处于归零点，这时Vp等于零，调节旋钮11没有被旋转，所以Vu等于零，所以V＝0。当瞄准镜10的调节旋钮11顺时针旋转的时候，在摄像头20的视野中，瞄准镜10的调节旋钮11的刻度线111从右往左移动，直到有一根刻度线111j出现在摄像头20最右边的视野中，即瞄准镜10的调节旋钮11的刻度线111顺时针旋转了一个刻度，请参考图8中的b，中央控制部30立即从它颜色和形状特征识别出它是一根刻度线并分析出它在摄像头20拍摄的图像中的像素位置，然后从刻度线所在的像素位置的数据和其它刻度线所在的像素位置数据的比较确定它的位置在摄像头20拍摄的图像中的最右边，接着从新出现在摄像头20最右边的视野中的刻度线判断出瞄准镜10的调节旋钮11的刻度线111顺时针旋转了一个刻度，由于新出现的刻度线位于摄像头20拍摄到的图像的最右边，跟据规则，中央控制部30将它贴标签为“line1”，并将原来贴标签的所有刻度的标签从“liney”变成“line(y+1)”，y为变化一个刻度前的各刻度原来的标签值，请参考图8中的c，中央控制部30设定瞄准镜10的调节旋钮11顺时针旋转的时候调节旋钮11的调节值的增量为正，那么调节旋钮11的当前调节值V＝Vp+Vu，Vp＝0，Vu＝U，所以V＝U；同时，请参考图8中的a，当瞄准镜10的调节旋钮11从归零点顺时针旋转的时候，最左边的一根标签为“line5”刻度线会在摄像头20最左边的视野中消失，请参考图8中的b，由于这根刻度线已不在摄像头20的视野中，即它不在中央控制部30识别区域内，中央控制部30即失去对它的识别，中央控制部30则立即撤销它的识别标签，它的标签名称和它在摄像头20拍摄的图像中的大小和像素位置等数据就会从系统中消失，请参考图8中的c；只要瞄准镜10的调节旋钮11顺时针旋转，最左边的一根刻度线会在摄像头20最左边的视野中消失的情形就会不断发生，由于刻度线已不在摄像头20的视野中，即它不在中央控制部30识别区域内，中央控制部30即失去对它的识别，中央控制部30立即撤销它的识别标签即可，它的标签名称和它在摄像头20拍摄的图像中的大小和像素位置等数据就会从系统中消失，因此在后面瞄准镜10的调节旋钮11顺时针旋转的情形中不再对摄像头20最左边的视野中消失的刻度线进行更多阐述。瞄准镜10的调节旋钮11继续顺时针旋转，直到第2根刻度线出现在摄像头20最右边的视野中，即瞄准镜10的调节旋钮11的刻度线111顺时针又旋转了一个刻度，中央控制部30立即从它颜色和形状特征识别出它是一根刻度线并分析出它在摄像头20拍摄的图像中的像素位置，然后从刻度线所在的像素位置的数据和其它刻度线所在的像素位置数据的比较确定它的位置在摄像头20拍摄的图像中的最右边，接着从新出现在摄像头20最右边的视野中的刻度线判断出瞄准镜10的调节旋钮11的刻度线111顺时针旋转了一个刻度，由于新出现的刻度线位于摄像头20拍摄到的图像的最右边，跟据规则，中央控制部30将它贴标签为“line1”，并将原来贴标签的所有刻度的标签从“linez”变成“line(z+1)”，z为变化一个刻度前的各刻度原来的标签值，那么调节旋钮11的当前调节值V＝Vp+Vu，Vp＝U，Vu＝U，所以V＝2U；瞄准镜10的调节旋钮11继续顺时针旋转，直到第n根刻度线出现在摄像头20最右边的视野中，即瞄准镜10的调节旋钮11的刻度线111从刻度n-1顺时针旋转了一个刻度，中央控制部30立即从它颜色和形状特征识别出它是一根刻度线并分析出它在摄像头20拍摄的图像中的像素位置，然后从刻度线所在的像素位置的数据和其它刻度线所在的像素位置数据的比较确定它的位置在摄像头20拍摄的图像中的最右边，接着从新出现在摄像头20最右边的视野中的刻度线判断出瞄准镜10的调节旋钮11的刻度线111顺时针旋转了一个刻度，由于新出现的刻度线位于摄像头20拍摄到的图像的最右边，跟据规则，中央控制部30将它贴标签为“line1”，并将原来贴标签的所有刻度的标签从“linew”变成“line(w+1)”，w为变化一个刻度前的各刻度原来的标签值，那么调节旋钮11的当前调节值V＝Vp+Vu，Vp＝(n-1)*U，Vu＝U，所以V＝nU；由于瞄准镜10的调节旋钮11的归零点和刻度线111的每格调节值U已经通过设置时获得，中央控制部3从而计算出调节旋钮11顺时针旋转时的当前调节值V。

请参考图9中的a，当瞄准镜10的调节旋钮11处于归零点时，摄像头20拍摄到的刻度线111的图像如图所示，中央控制部30跟据学习模式保存识别的刻度线111的颜色和形状特征数据识别出了所有的摄像头20视野中的刻度线111，同时分析出每根刻度线111在摄像头20拍摄的图像中的大小和像素位置，当瞄准镜10的调节旋钮11从归零点开始逆时针旋转的时候，在摄像头20的视野中，瞄准镜10的调节旋钮11的刻度线111从左往右移动，摄像头20拍摄到的图像的最右边一根刻度线最终会从摄像头20的视野中消失，即瞄准镜10的调节旋钮11的刻度线111逆时针旋转了一个刻度，由于这根刻度线已不在摄像头20的视野中，即它不在中央控制部30识别区域内，中央控制部30即失去对它的识别，中央控制部30立即撤销它的识别标签，那么标签为“line1”的识别目标即刻度线的标签名称和它在摄像头20拍摄的图像中的大小和像素位置等数据就会从系统中消失，中央控制部30立即从这些消失的数据判断出瞄准镜10的调节旋钮11的刻度线111逆时针旋转了一个刻度，请参考图9中的b，这时贴标签为“line1”刻度线从摄像头20拍摄到的图像中消失了，剩下的摄像头20拍摄到的图像中的刻度线111从右到左的顺序依次的标签为“line2”、“line3”、“line4”…，这不符合中央控制部30设定的规则，因此中央控制部30将摄像头20拍摄到的图像中原来贴标签的所有刻度的标签标签从“lined”变成“line(d-1)”，d为变化一个刻度前的各刻度原来的标签值，请参考图9中的c，中央控制部30设定瞄准镜10的调节旋钮11逆时针旋转的时候调节旋钮11的调节值的增量为负，那么调节旋钮11的当前调节值V＝Vp+Vu，Vp＝0，Vu＝-U，所以V＝-U。

同时，请参考图10中的a，当瞄准镜10的调节旋钮11从归零点逆时针旋转的时候，瞄准镜10的调节旋钮11的刻度线111从左往右移动，直到有一根新的刻度线111k出现在摄像头20最左边的视野中，请参考图10中的b，中央控制部30立即从它颜色和形状特征识别出它是一根刻度线，然后从刻度线所在的像素位置的数据和其它刻度线所在的像素位置数据的比较确定它的位置在摄像头20拍摄的图像中的最左边，跟据规则，中央控制部30将它贴标签为“line(g+1)”，“lineg”为原来摄像头20拍摄的图像中的最左边的刻度线的标签值，请参考图10中的c，只要瞄准镜10的调节旋钮11逆时针旋转，新的刻度线出现在摄像头20最左边的视野中的情形就会发生，中央控制部30立即从它颜色和形状特征识别出它是一根刻度线，然后从刻度线所在的像素位置的数据和其它刻度线所在的像素位置数据的比较确定它的位置在摄像头20拍摄的图像中的最左边，跟据规则，中央控制部30将它贴标签为“line(g+1)”，“lineg”为原来摄像头20拍摄的图像中的最左边的刻度线的标签值，因此在后面瞄准镜10的调节旋钮11逆时针旋转的情形中不再对摄像头20最左边的视野中出现新的刻度线进行更多阐述。瞄准镜10的调节旋钮11继续逆时针旋转，直到第2根标签为“line1”刻度线消失在摄像头20最右边的视野中，即瞄准镜10的调节旋钮11的刻度线111逆时针又旋转了一个刻度，由于这根刻度线已不在摄像头20的视野中，即它不在中央控制部30识别区域内，中央控制部30即失去对它的识别，中央控制部30立即撤销它的标签，那么标签为“line1”的识别目标即刻度线的标签名称和它在摄像头20拍摄的图像中的大小和像素位置等数据就会从系统中消失，中央控制部30立即从这些消失的数据判断出瞄准镜10的调节旋钮11的刻度线111逆时针旋转了一个刻度，这时贴标签为“line1”刻度线从摄像头20拍摄到的图像中消失了，剩下的摄像头20拍摄到的图像中的刻度线111从右到左的顺序依次的标签为“line2”、“line3”、“line4”…，这不符合中央控制部30设定的规则，因此中央控制部30将摄像头20拍摄到的图像中原来贴标签的所有刻度的标签从“linee”变成“line(e-1)”，e为变化一个刻度前的各刻度原来的标签值，那么调节旋钮11的当前调节值V＝Vp+Vu，Vp＝-U，Vu＝-U，所以V＝-2U；瞄准镜10的调节旋钮11继续逆时针旋转，直到第n根贴标签为“line1”刻度线消失在摄像头20最右边的视野中，即瞄准镜10的调节旋钮11的刻度线111从刻度n-1逆时针旋转了一个刻度，由于这根刻度线已不在摄像头20的视野中，即它不在中央控制部30识别区域内，中央控制部30即失去对它的识别，中央控制部30立即撤销它的识别标签，那么标签为“line1”的识别目标即刻度线的标签名称和它在摄像头20拍摄的图像中的大小和像素位置等数据就会从系统中消失，中央控制部30立即从这些消失的数据判断出瞄准镜10的调节旋钮11的刻度线111逆时针旋转了一个刻度，这时贴标签为“line1”刻度线从摄像头20拍摄到的图像中消失了，剩下的摄像头20拍摄到的图像中的刻度线111从右到左的顺序依次的标签为“line2”、“line3”、“line4”…，这不符合中央控制部30设定的规则，因此中央控制部30将摄像头20拍摄到的图像中原来贴标签的所有刻度的标签从“linef”变成“line(f-1)”，f为变化一个刻度前的各刻度原来的标签值，那么调节旋钮11的当前调节值V＝Vp+Vu，Vp＝(n-1)*(-U)，Vu＝-U，所以V＝-nU；中央控制部3从而计算出调节旋钮11逆时针旋转时的当前调节值V。

在实际运用中，每当瞄准镜10的调节旋钮11旋转的时候，请参考图11的执行流程，摄像头20将拍摄到瞄准镜10的调节旋钮11的刻度线111从左往右或从右往左移动，如果有一根新的刻度线出现在摄像头20最右边的视野中，中央控制部30立即从它颜色和形状特征识别出它是一根刻度线并分析出它在摄像头20拍摄的图像中的像素位置，然后从刻度线所在的像素位置的数据和其它刻度线所在的像素位置数据的比较确定它的位置在摄像头20拍摄的图像中的最右边，接着从新出现在摄像头20最右边的视野中的刻度线判断出瞄准镜10的调节旋钮11的刻度线111顺时针旋转了一个刻度，由于新出现的刻度线位于摄像头20拍摄到的图像的最右边，跟据规则，中央控制部30将它贴标签为“line1”，并将原来贴标签的所有刻度的标签从“liney”变成“line(y+1)”，y为变化一个刻度前的各刻度原来的标签值，那么调节旋钮11的当前调节值V＝Vp+Vu，Vu＝U，所以V＝Vp+U,中央控制部30记录V的值并传送给显示部40显示后即进入下一个判断执行过程。如果最右边一根刻度线从摄像头20拍摄到的图像中消失了，由于这根刻度线已不在摄像头20的视野中，即它不在中央控制部30识别区域内，中央控制部30即失去对它的识别，中央控制部30立即撤销它的识别标签，那么标签为“line1”的识别目标即刻度线的标签名称和它在摄像头20拍摄的图像中的大小和像素位置等数据就会从系统中消失，中央控制部30立即从这些消失的数据判断出瞄准镜10的调节旋钮11的刻度线111逆时针旋转了一个刻度，由于这时贴标签为“line1”刻度线从摄像头20拍摄到的图像中消失了，剩下的摄像头20拍摄到的图像中的刻度线111从右到左的顺序依次的标签为“line2”、“line3”、“line4”…，这不符合中央控制部30设定的规则，因此中央控制部30将摄像头20拍摄到的图像中原来贴标签的所有刻度的标签从“lined”变成“line(d-1)”，d为变化一个刻度前的各刻度原来的标签值，那么调节旋钮11的当前调节值V＝Vp+Vu，Vu＝-U，所以V＝Vp-U，中央控制部30记录V的值并传送给显示部40显示后即进入下一个判断执行过程。

本发明的调节值计算由于是从归零点即Vp＝0开始的，故只要瞄准镜10的调节旋钮11被不断旋转，中央控制部30就可以连续不断地执行如图11所示的判断过程，计算出调节旋钮11的当前调节值并传送给显示部40显示。

因此本发明的视觉感知系统，可以将瞄准镜10的调节旋钮11的调节量即时数字化，使得射手无需须将眼睛从瞄准镜目镜14中移开便可从显示屏41中获取瞄准镜10的高低调节旋钮11a和左右调节旋钮11b的当前调节值，从而可以在观察目标的同时快速瞄准镜10的调节旋钮11，大大提高了射击效率。不仅如此，数字化瞄准镜10的调节旋钮11的当前调节值，还可以被其它的射击智能装备使用，使得射击智能装备的计算结果直接和瞄准镜10的当前调节值V联系起来，从而使得更多新的智能装备成为可能。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (8)

1.一种视觉感知系统，用于瞄准镜，所述瞄准镜包括瞄准镜主体，安装在主体上的目镜、物镜及多个调节旋钮，调节旋钮上设置有刻度线；

其特征在于，

所述视觉感知系统包括多个摄像头、中央控制部、显示部和多个固定部；

所述多个固定部用于将摄像头、中央控制部和显示部固定于瞄准镜主体；

所述中央控制部与摄像头及显示部电连接；

摄像头对准调节旋钮并采集调节旋钮转动过程中的刻度线图像，每一帧刻度线图像含有多根刻度线；

所述中央控制部对刻度线图像中刻度线的变化进行识别，并根据识别结果计算出调节旋钮的当前调节值，将所述当前调节值传送至所述显示部进行实时跟踪显示；

所述中央控制部对刻度线图像中刻度线的变化进行识别具体包括如下步骤：

S10，获取归零位置调节旋钮上的刻度线图像；

S20，对该刻度线图像中的每一刻度线进行特征及像素位置识别，并按顺序将每一刻度线设置不同的用于识别的标签；

S30，动态获取调节旋钮转动过程中的刻度线图像并对图像内的每一刻度线进行特征及像素位置跟踪识别；

S40，将本次识别结果与前次识别结果进行对比，当本次刻度线图像的最右侧已有的刻度线消失或出现新的刻度线,判定为调节旋钮调整变化一个刻度线。

2.根据权利要求1所述的视觉感知系统，其特征在于，所述计算调节旋钮的当前调节值具体包括如下步骤：

S51,判断刻度线图像中的最右边是增加一条刻度线还是减少一条刻度线；

S52,如果减少则判定调节旋钮逆时针旋转一个刻度，并将刻度线图像中原来的标签从lined变为line(d-1)，d为变化一个刻度前的标签值，调节旋钮的当前调节值采用公式：V＝Vp-Vu计算，记录该V值；

S53,如果增加则判定调节旋钮顺时针旋转一个刻度，并将刻度线图像中原来的标签从lined变为line(y-1)，y为变化一个刻度前的标签值，调节旋钮的当前调节值采用公式：V＝Vp+Vu计算，记录该V值；

其中，其中V为调节旋钮的当前调节值，Vp为调节旋钮的调整变化一个刻度点前的调节量，Vu为调节旋钮调整变化一个刻度点的值。

3.根据权利要求1所述的视觉感知系统，其特征在于，所述标签始终从刻度线图像的最右边开始向左依次增大设置，依次为line1,line2,line3,……,lineN。

4.根据权利要求1所述的视觉感知系统，其特征在于，所述对刻度线图像中的每一刻度线的特征识别包括对刻度线的形状特征及颜色特征进行识别。

5.根据权利要求2所述的视觉感知系统，其特征在于，所述调节旋钮的当前调节值计算还包括初始数据的使用，所述初始数据包括：

瞄准镜的调节旋钮的归零点和刻度线的每格调节值；以及，

中央控制部的智能处理控制模块在学习模式下对摄像头拍摄到的刻度线图像学习识别并保存的刻度线的形状特征和颜色特征。

6.根据权利要求1所述的视觉感知系统，其特征在于，所述中央控制部包括设置模块、智能处理控制模块；

所述设置模块包含设置程序用于设置初始数据并传给智能处理控制模块；所述智能处理控制模块包含机器视觉硬件电路及运行于该电路的机器视觉算法程序，用于识别刻度线图像中的刻度线。

7.根据权利要求6所述的视觉感知系统，其特征在于，所述机器视觉算法包括：

机器学习算法，用于在机器学习模式时提取物体的特征并保存以用于后面的机器视觉识别过程，

机器识别算法，用于识别出物体或图形，并分析出物体或图形在摄像头拍摄的图像中的特征和像素位置并自动给识别出的物体或图形贴上标签。

8.根据权利要求1所述的视觉感知系统，其特征在于，所述摄像头包括镜头和感光芯片并固定于瞄准镜主体，摄像头的镜头对准且聚焦于对应的调节旋钮的刻度线并与中央控制部电连接；

摄像头的感光芯片将镜头拍摄的对应的调节旋钮的刻度线转换成图像数据并传送给中央控制部。

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