CN114518055B - 一种火箭筒夜间实弹射击训练系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种火箭筒夜间实弹射击训练系统，包括模拟目标影像生成设备、目标图像采集设备、命中信息解算中心和控制系统；本发明系统可通过模拟目标投射、炸点图像采集处理等方式为火箭筒类武器实弹射击训练、成绩判别统计构建使用环境。本发明系统采用远距离投射设备，实现夜间射击目标投射。本发明系统采用摄像设备采集图像数据，实现射击目标区命中数据采集。

Description

一种火箭筒夜间实弹射击训练系统
技术领域
本发明涉及一种火箭筒夜间实弹射击训练系统。
背景技术
目前，部队使用火箭筒等武器进行实弹射击训练时，主要通过人工构建的工事目标或者传统固定靶标为参训者提供假想敌目标，射击结果也通过人工检靶进行确认，尚无一体化、自动化的目标展现与命中检靶手段。以至于部队需要在夜暗条件下训练时，受到目标模拟难、检靶人员安全无法保障等问题困扰，难以有效组织实弹射击。
发明内容
发明目的：为解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出一种火箭筒夜间实弹射击训练系统，本发明通过将目标投射设备、图像采集设备和命中解算设备集成为一个完整系统，通过软件对命中点图像采集处理并进行命中检靶识别解算，由控制系统统一进行目标样式设计、训练方案运行控制、命中图像存储和命中数据统计，可实现训练目标布置与检靶的自动化，为部队提供方便有效的夜间射击训练可视目标及评估手段。
本发明系统包括模拟目标影像生成设备(1)、目标图像采集设备(2)、命中信息解算中心(3)和控制系统(4)，通过以上设备组成系统，可为场地组织火箭筒实弹射击训练提供完整可行的训练、成绩统计设施；
所述模拟目标影像生成设备(1)采用激光投射灯，用于设计并存储不同模拟目标外形，经控制系统(4)指令控制，能够在受弹面上投射出车辆、工事及火力点等不同外形轮廓，并能够通过轮廓的移动模拟射击目标的运动效果；
所述目标图像采集设备(2)采用可见光和热成像双光谱摄像设备，采集激光投射灯投射出的模拟目标轮廓的可见光视频图像及火箭弹在受弹面上炸点的热成像图像信息，并生成图像；
所述命中信息解算中心(3)用于对目标图像采集设备(2)生成的图像进行处理，并识别射弹爆炸位置和目标轮廓位置，然后比对判读命中情况并统计上传命中信息；
所述控制系统(4)能够预先编辑设计需投射的目标形状、运动路线，传输至模拟目标影像生成设备(1)；控制系统(4)能够控制模拟目标按预设训练科目开始或停止投射，并根据命中信息解算中心(3)上传的数据显示命中成绩、命中时刻的图像信息。
所述命中信息解算中心(3)执行如下步骤：
步骤1，在模拟目标开始投射、训练开始时起，命中信息解算中心(3)持续存储、读取目标图像采集设备(2)生成的图像数据；
步骤2，对图像持续进行判读，在图像中出现爆炸点时，命中信息解算中心(3)综合爆炸前后的短暂时间内的图像数据，判别爆炸点发生位置、判别投射出的模拟目标轮廓位置，判断爆炸点是否为射击命中状态；
步骤3，生成射击命中点图像，并与射击命中状态判别结果一并上传至控制系统(4)。
步骤2包括：
所述命中信息解算中心(3)对射弹落点位置的检测，主要使用热成像视频图像进行判断，采用帧间差分的算法。当热成像连续图像中出现变化时，开始图像处理：将相邻两帧相减，求得图像对应位置像素值差值，判断其是否大于设定阈值，进而分析视频或图像序列的物体运动特性。其数学公式描述如下：
D(x,y)为连续两帧图像之间的差分图像，x,y表示帧图像内各点的平面坐标，I(t)和I(t-1)分别为t和t-1时刻的图像，T为差分图像二值化时选取的阈值，D(x,y)＝1表示前景，D(x,y)＝0表示背景；通过连续帧间差分计算后，选取D(x,y)值为1的连续区域，即能够识别为炸点发生位置，计算炸点发生位置的中心，作为射弹落点位置。
步骤2中，所述命中信息解算中心(3)判别投射出的模拟目标轮廓位置，判断爆炸点是否为射击命中状态，是使用可见光视频图像进行判断，在系统开始进行射弹落点图像处理的同时，对可见光视频进行处理，处理过程包括如下步骤：
步骤a1，将可见光视频图像转为灰度图像；
步骤a2，对灰度图像中的亮部进行轮廓提取；
步骤a3，因亮部轮廓是一定宽度的线条，对线条边缘进行梯度计算，并设定像素点阈值进行梯度抑制，取得确定的轮廓边缘；设定T为梯度阈值，M(m,n)为提取出的轮廓像素点，MT(m,n)为梯度计算后的边缘判断结果，如果一个像素点属于边缘，则这个像素点在梯度方向上的梯度值是最大的，点值保持原始值；如果梯度值小于阈值，则判定不是边缘，将灰度值设置为0：
步骤a4，针对激光投射出的模拟目标轮廓的不连续特性，读取激光投射图像的初始轮廓数据，对步骤a1～a3处理得到的目标轮廓进行补全，形成完整封闭目标轮廓；
命中信息解算中心(3)完成步骤a1～步骤a4处理后，对同一时刻的射弹落点图像帧D(x,y)和目标轮廓图像帧MT(m,n)进行比对，如落点位置坐标在目标轮廓内(包括轮廓线上)，则判定为射击命中，否则判定为一发射击，未命中。
所述模拟目标影像生成设备(1)、目标图像采集设备(2)、命中信息解算中心(3)和控制系统(4)之间通过有线或无线网络连接。
所述控制系统(4)采用计算机或工作站。
有益效果：训练场内配备本发明产品，在进行火箭筒射击训练时，无需再提前人工构筑模拟目标，能减少训练前大量准备工作；可通过自行设计图案和选择投射方式，很容易对各种模拟目标的出现、运动进行瞄准射击训练，丰富了训练内容，有力提升训练效果；全程自动记录射击、命中情况，无需依赖人工记录成绩，有效提高训练组织效率。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明做更进一步的具体说明，本发明的上述和/或其他方面的优点将会变得更加清楚。
图1是本发明架构图。
图2是本发明系统图像处理过程示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明提供了一种火箭筒夜间实弹射击训练系统，包括模拟目标影像生成设备1、目标图像采集设备2、命中信息解算中心3和控制系统4；
各部件间可通过有线或无线网络连接；
模拟目标影像生成设备1采用激光投射灯，投射灯使用RGB三色激光器，通过高频振镜控制偏转角度调整激光束发射方向，以生成彩色图案效果。可在射击场内距落弹区100米～200米距离上，在受弹面上投射出车辆、工事及火力点等外形轮廓，并可通过轮廓的移动模拟射击目标的运动效果。供参训射手使用武器5进行瞄准练习及实弹射击训练。
目标图像采集设备2采用可见光/热成像双光谱摄像机，在可见光波段拍摄激光投射灯投射出的目标轮廓图像，在同一视场下用红外波段拍摄火箭弹爆炸时的炸点图像。
命中信息解算中心3采用存储空间较大、性能较高的计算机，便于持续存储双光谱摄像机拍摄的视频图像，并开发处理软件，对视频图像进行处理，判读火箭弹爆炸信息和命中情况。为方便开发，计算机采用x86、arm等架构均可。工作过程为：
训练开始时起，模拟目标影像生成设备1按照选定的图案，在射击场正面的受弹面上投射出固定或移动的模拟目标图案。参训射手使用武器5进行瞄准练习及实弹射击，所发射的火箭弹在受弹面上爆炸。目标图像采集设备2对受弹面上的目标轮廓及爆炸弹点进行持续拍摄。命中信息解算中心3的软件系统持续存储、读取目标图像采集设备2生成的图像数据。
对图像持续进行判读，在图像中出现爆炸点时，解算软件系统综合爆炸前后的短暂时间内的图像数据，判别炸点发生位置、判别投射出的模拟目标轮廓位置；
比对上述两者位置，判断爆炸点是否为射击命中状态；
生成射击命中点图片，并与射击命中判别结果一并上传至控制系统4(图像处理过程如图2)。
控制系统4采用计算机或工作站，可预先编辑设计需投射的目标形状、运动路线等方案，传输至模拟目标影像生成设备1。控制软件可控制模拟目标按预设训练科目开始或停止投射，并根据命中信息解算中心3上传的数据显示命中成绩、命中时刻的图像等训练信息。
控制系统可预先设计编辑需生成的模拟目标并传输给模拟目标影像生成设备，并控制目标影像的投射。
本发明系统可通过模拟目标投射、炸点图像采集处理等方式为火箭筒类武器实弹射击训练、成绩判别统计构建使用环境。
本发明系统采用远距离投射设备，实现夜间射击目标投射。
本发明系统采用摄像设备采集图像数据，实现射击目标区命中数据采集。
本发明系统通过软件系统对图像数据进行处理判读，获取命中数据和图像。
本发明系统通过控制系统实现模拟目标图像的编辑、设计，以及训练科目中目标投射方案的运行控制。
本发明提供了一种火箭筒夜间实弹射击训练系统，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

Claims (3)

1.一种火箭筒夜间实弹射击训练系统，其特征在于，包括模拟目标影像生成设备(1)、目标图像采集设备(2)、命中信息解算中心(3)和控制系统(4)；
所述模拟目标影像生成设备(1)采用激光投射灯，用于设计并存储不同模拟目标外形，经控制系统(4)指令控制，能够在受弹面上投射出车辆、工事及火力点不同外形轮廓，并能够通过轮廓的移动模拟射击目标的运动效果；
所述目标图像采集设备(2)采用可见光和热成像双光谱摄像设备，采集激光投射灯投射出的模拟目标轮廓的可见光视频图像及火箭弹在受弹面上炸点的热成像图像信息，并生成图像；
所述命中信息解算中心(3)用于对目标图像采集设备(2)生成的图像进行处理，并识别射弹爆炸位置和目标轮廓位置，然后比对判读命中情况并统计上传命中信息；
所述控制系统(4)能够预先编辑设计需投射的目标形状、运动路线，传输至模拟目标影像生成设备(1)；控制系统(4)能够控制模拟目标按预设训练科目开始或停止投射，并根据命中信息解算中心(3)上传的数据显示命中成绩、命中时刻的图像信息；
所述命中信息解算中心(3)执行如下步骤：
步骤1，在模拟目标开始投射、训练开始时起，命中信息解算中心(3)持续存储、读取目标图像采集设备(2)生成的图像数据；
步骤2，对图像持续进行判读，在图像中出现爆炸点时，命中信息解算中心(3)综合爆炸前后的短暂时间内的图像数据，判别爆炸点发生位置、判别投射出的模拟目标轮廓位置，判断爆炸点是否为射击命中状态；
步骤3，生成射击命中点图像，并与射击命中状态判别结果一并上传至控制系统(4)；
步骤2包括：
所述命中信息解算中心(3)使用热成像视频图像进行判断，采用帧间差分的算法，当热成像连续图像中出现变化时，开始图像处理：将相邻两帧相减，求得图像对应位置像素值差值，判断其是否大于设定阈值，进而分析图像序列的物体运动特性，数学公式描述如下：
D(x,y)为连续两帧图像之间的差分图像，x,y表示帧图像内各点的平面坐标，I(t)和I(t-1)分别为t和t-1时刻的图像，T为差分图像二值化时选取的阈值，D(x,y)＝1表示前景，D(x,y)＝0表示背景；通过连续帧间差分计算后，选取D(x,y)值为1的连续区域，即能够识别为炸点发生位置，计算炸点发生位置的中心，作为射弹落点位置；
步骤2中，所述命中信息解算中心(3)判别投射出的模拟目标轮廓位置，判断爆炸点是否为射击命中状态，是使用可见光视频图像进行判断，在系统开始进行射弹落点图像处理的同时，对可见光视频进行处理，处理过程包括如下步骤：
步骤a1，将可见光视频图像转为灰度图像；
步骤a2，对灰度图像中的亮部进行轮廓提取；
步骤a3，对线条边缘进行梯度计算，并设定像素点阈值进行梯度抑制，取得确定的轮廓边缘；设定X为梯度阈值，M(m,n)为提取出的轮廓像素点的灰度值，MT(m,n)为梯度计算后的边缘判断结果，如果一个像素点属于边缘，则这个像素点的灰度值在梯度方向上的梯度值是最大的，灰度值保持原始值；如果梯度值小于阈值，则判定不是边缘，将灰度值设置为0：
步骤a4，针对激光投射出的模拟目标轮廓的不连续特性，读取激光投射图像的初始轮廓数据，对步骤a1～a3处理得到的目标轮廓进行补全，形成完整封闭目标轮廓；
命中信息解算中心(3)完成步骤a1～步骤a4处理后，对同一时刻的射弹落点图像帧D(x,y)和目标轮廓图像帧MT(m,n)进行比对，如果落点位置坐标在目标轮廓内，则判定为射击命中，否则判定为一发射击，未命中。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述模拟目标影像生成设备(1)、目标图像采集设备(2)、命中信息解算中心(3)和控制系统(4)之间通过有线或无线网络连接。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述控制系统(4)采用计算机或工作站。
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