CN117232335A - 一种基于图像识别的靶机系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于图像识别的靶机系统，包括有靶架、靶板、图像采集系统、角度调节装置和信号触发传感器；所述图像采集系统安装在能够对着靶板背面拍照的位置，且安装在角度调节装置上；所述信号触发传感器安装在不影响射击同时又能感应到靶板中弹信息的位置；所述靶板用瓦楞纸制作，靶板正面印刷有胸环，靶板背面采用单一颜色印刷，靶板背面设置有定位点；所述图像采集系统设置有单色相机和同色补光灯。本发明利用图像处理方式实现报靶，在保证报靶准确性的前提下节约了成本。

Description

一种基于图像识别的靶机系统

技术领域

本发明涉及一种靶机，具体涉及一种图像识别靶机系统。

背景技术

打靶是单兵训练的基础科目，靶机是打靶训练的必备器材，也是部队中最常使用的器材之一。靶机的研究大体经历了如下三个阶段：早期因为训练经费有限，基础工业也不发达，因此均以自制木靶，靶板上粘贴靶纸，打靶后人工报靶为主。以后出现了以导电靶为代表的自动报靶系统，导电靶由于可以实现高效的自动报靶功能，使用了大约10年左右的时间，但是由于导电靶的靶面属于高频耗材，且报靶只能以环数所在的区域上报，不够精确，近年来已经逐步被淘汰。再后来，可以精确显示弹着点且仅需粘贴靶纸当作耗材的激波靶，逐步得到认可，但激波靶存在成本过高，对靶纸粘贴精度要求较高的缺点。上述两种较为成熟的自动靶机还存在独立安装报靶系统，自重较高(接近25公斤)，不利于布设，总体成本较高，不利于大面积推广等缺陷。

发明内容

为解决精准报靶以及制造成本和使用便利的问题，本发明提出一种基于图像识别的靶机系统。该靶机系统利用图像处理技术对弹孔进行识别，首先不需采用高价值的耗材，其次是处理技术简单，再者是报靶精度高。

本发明的技术方案如下：一种基于图像识别的靶机系统，包括有靶架和靶板，还包括有图像采集系统、角度调节装置和信号触发传感器；

所述图像采集系统安装在能够对着靶板背面拍照的位置，并且所述图像采集系统安装在角度调节装置上；

所述信号触发传感器安装在不影响射击同时又能感应到靶板中弹信息的位置；

所述靶板用瓦楞纸制作，靶板正面印刷有胸环，靶板背面采用单一颜色印刷；并且在所述靶板背面，以正面胸环中的一环作为基础，在该环的外圆周上设置有至少3个定位点。

进一步地：

所述图像采集系统安装在靶板背面斜前下方位置，成45度仰角对靶板背面拍摄。

进一步地：

所述信号触发传感器为声音传感器，或者振动传感器。

进一步地：

所述图像采集系统设置有相机和补光灯，其中，所述相机为单色相机，所述补光灯为与相机同色调的补光灯。

进一步地：

还包括有控制系统，所述控制系统与图像采集系统、角度调节装置和信号触发传感器信号连接；一台控制系统对应多个靶机。

进一步地：

所述控制系统为远程设置，与图像采集系统、角度调节装置和信号触发传感器为无线通信。

本发明的技术方案体现了如下有益效果：1.本发明采用图像识别的方法采集靶机上的弹孔图像，计算弹孔位置，较导电靶和激波法都要简单，同时在对耗材和安装精度要求都不高的情况下却能获得精准的测量。2.为了不影响靶正面的胸环环线对图像采集的干扰，本发明采用在靶背面、单色取像的突破性方法，使弹孔较正面更容易识别。3.为了克服图像清晰度的难题，本发明不仅将靶背面采用单色印刷使反光均匀，还采用单色相机进行单色滤光，使图像清晰度大幅提高。4.本发明采用远程控制统一对图像进行处理分析，减少了单台靶机的成本。

附图说明

图1是本发明靶机系统的基本构成图。

图2是靶板正反面示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行详细的描述，本领域的技术人员应该知道，以下实施例并不是对本发明技术方案作的唯一限定，凡是在本发明技术方案精神实质下所做的任何等同变换或改动，均应视为属于本发明的保护范围。

如图1所示，本发明的靶机主要由以下基本构件构成：靶架1、靶板2、图像采集系统3、角度调节装置4、信号触发传感器5。

靶架1为着地支撑件，靶板2安装在靶架1顶部，靶架1作为靶板2的固定件，高度可调。图像采集系统3安装在对着靶板背面，能够对所述靶板背面进行拍照的位置，较佳的是图像采集系统3安装在靶板2背面斜前下方位置，大约成45度角上扬对靶板2背面拍摄，不影响射击且屏蔽反光效果更好。所述图像采集系统3安装在角度调节装置4上，拍摄角度可通过角度调节装置4调节。信号触发传感器5用于感知靶板2上是否有子弹穿过的信息，安装在不影响射击同时又能感应到靶板2中弹信息的位置。感知靶板2上是否有子弹穿过可以通过声音或者振动捕捉信息，因此，信号触发传感器5可以是声音或振动传感器。如果是振动传感器，可以安装在靶板边框上；如果是声音传感器则可以集成在图像采集系统3中，基于声音正向传播原理，图像采集系统3面向靶子，位置是较佳的，以消除周围声音的影响。信号触发传感器5在本发明中作为优置附加件，也可以不设，设置的目的在于感知靶板2中弹信息后，才触发图像采集系统3进行图像采集，以此节省图像采集系统3的拍摄频次，避免无效工作，相应的也延长器件的使用寿命。本发明中图像采集系统3、角度调节装置4和信号触发传感器5都包含电子元件，因此都与所设置的控制系统电连接，相互之间都通过控制系统进行信息交互。

在公知领域内，图像采集的难点在于图像的清晰度，尤其周围环境有光线干扰的情况下，因此，在打靶领域，至今只有肉眼报靶、导电报靶、激波报靶的应用，而没有发展成像报靶的研究。本发明构造这样一套靶机系统的目的就是想通过图像采集的方式精准获取靶板上的弹孔面貌。为了实现图像识别中靶状态，本发明通过如下途径克服了图像系统成像的难点。

现有的无论木靶(普通纸)、导电靶(导电纸)、激波靶(普通纸)，要么容易打烂，要么价格昂贵，并且都无法避免在自然光下的反光缺陷。本发明首先对靶板2的选材做了特殊研究，本发明选用瓦楞纸制作靶板2，瓦楞纸首先是价格便宜，二是质量轻，三是容易穿透，四是不易打裂弹孔成型好，五是易于印刷，但是普通没有经过颜色处理的瓦楞纸也会反光。因此，靶板2表面采用瓦楞纸双面设计，瓦楞纸外加边框固型，其中面向射击人员的一面采用现有胸环靶样式印刷，背向射击人员的一面采用单一颜色不反光印刷(如磨砂处理)。单一颜色的靶面对光线的接收和反射都较为均匀，大大减少了图像的处理工序。

本发明将靶板2背面做单一颜色处理，目的是为在背面拍照取像。本发明采取背面取像方案，是因为正面胸环有环线，这样会带来两种颜色的变化和变化的边界线，对图像识别带来巨大的麻烦和不确定性。

鉴于单色取像原理，对靶板2背面进行报靶定环的方式，在本领域内属首次提出。如图2所示，在靶板2上，以靶板正面的胸环作为标准，取中弹几率较少的区域(防止定位点被弹孔破坏)，如6环或7环，以该环作为参考环，在该环外圆周上设置定位点A，然后根据定位点就可把该环轮廓对称映射到靶背面，在该环外圆周上设置定位点A，以定位点A作为参考则可以定位其他环数。根据三点定圆原理，至少在该环上设置三个定位点，一般来讲是在该环上确定最上、最下、最左、最右四个定位点。进一步地，各定位点的中心位于所在环外圆周线上更加准确。这样设计的目的在于，根据参考环上的定位点，可隐含确定正面胸环靶各环数在靶背面的位置，为识别中弹环数提供一个准确的位置标定，不用在靶背面画胸环也能知道中靶情况。这样使图像识别的定位不再依赖正面胸环，故此只要保证了靶面的加工精度，识别的精度就可以保证，而无需对靶面的安装固定提出更高的要求(激波靶对靶纸的位置要求相当的高，稍有偏颇弹着点的位置就相差很多)。

为了解决靶面反光的问题，本发明除了对靶板2做印刷处理外，还对图像采集系统3进行针对性设置。本发明的图像采集系统3设置有相机和补光灯，本发明采用单色相机进行图像采集，因为用单一颜色光线可以只分析一定频率的光，可以消除其它环境背景的影响。同时，为了更好的分析，加上一个同色光线补光灯，把靶面照的更亮，这样拍的照片里弹孔和靶面的对比度更明显，更容易进行图像处理。所以，用某一单一颜色的相机拍照，同时用同颜色的补光灯补强，照射靶面，可以消除日光的影响，并可实现夜间条件下的弹孔识别。本发明创新性提出采用某一色彩拍摄的技术，有效消除了日光的反射影响。至于相机的光谱颜色和靶背面的颜色，可以一致也可以不一致。

因为靶板2背面本身做单色处理，加之相机为单色相机，所以这俩结合，背面颜色单一消除了不同颜色吸收和反射光不同的影响，相机使用单色处理的图像只集中在某一波段，图像更单一，减少了图像处理的难度和工作量，提高了精确度。

根据实验表明，图像采集系统3安装在靶板2背面斜前下方的位置对着靶面进行拍摄，并且通过角度调节装置4调整图像采集系统3与水平面大约成45度的样子斜对着靶面拍摄，是最佳的取像角度，对太阳光的反射吸收能力最强。

本发明所用器件少，且都是常规简单，价值低廉，控制系统与图像采集系统3、角度调节装置4和信号触发传感器5之间的控制原理简单，图像处理也属于成熟的处理技术，整体造价低。在无线通信形式下，本发明还可采用远程控制的方式，改变现有单台靶机处理信号，处理后才将结果上报给上位机的多成本、繁冗处理形式，而是将多个靶机仅采集图像，之后所有靶机的图像信号都通过无线传输的方式(蓝牙/WiFi等)将传输给远程控制系统，由远程控制系统统一对图像进行处理分析，并存储，以减少单台靶机的成本。一台控制系统可对应多个靶机。

Claims (6)

1.一种基于图像识别的靶机系统，包括有靶架和靶板，其特征在于：还包括有图像采集系统、角度调节装置和信号触发传感器；

所述图像采集系统安装在能够对着靶板背面拍照的位置，并且所述图像采集系统安装在角度调节装置上；

所述信号触发传感器安装在不影响射击同时又能感应到靶板中弹信息的位置；

所述靶板用瓦楞纸制作，靶板正面印刷有胸环，靶板背面采用单一颜色印刷；并且在所述靶板背面，以正面胸环中的一环作为基础，在该环的外圆周上设置有至少3个定位点。

2.根据权利要求1所述的基于图像识别的靶机系统，其特征在于：

所述图像采集系统安装在靶板背面斜前下方位置，成45度仰角对靶板背面拍摄。

3.根据权利要求1所述的基于图像识别的靶机系统，其特征在于：

所述信号触发传感器为声音传感器，或者振动传感器。

4.根据权利要求1所述的基于图像识别的靶机系统，其特征在于：

所述图像采集系统设置有相机和补光灯，其中，所述相机为单色相机，所述补光灯为与相机同色调的补光灯。

5.根据权利要求1所述的基于图像识别的靶机系统，其特征在于：还包括有控制系统，

所述控制系统与图像采集系统、角度调节装置和信号触发传感器信号连接；一台控制系统对应多个靶机。

6.根据权利要求5所述的基于图像识别的靶机系统，其特征在于：所述控制系统为远程设置，与图像采集系统、角度调节装置和信号触发传感器为无线通信。