CN1318728A - 一种射击训练指导系统 - Google Patents
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Abstract
一种射击训练指导系统,包括枪支、激光瞄准器、靶面、摄像机、计算机、图像采集卡。激光瞄准器是一个单独部件固定安装在枪支上,与计算机之间无任何连线。摄像机将获取的靶面信息转换为视频信号,传输给图像采集卡,通过计算机对获取信息进行靶面图像处理并给出该次射击过程的统计信息。系统用于采集处理一个靶位的训练数据,并且能够同时监测多个靶位,最多可处理多达16个靶位的训练信息。
Description
本发明涉及体育训练自动化领域，特别涉及一种计算机图像处理技术指导下的射击训练指导系统。
射击训练相当多的时间是在进行瞄准练习，但瞄准练习中由于没有实弹射击的验证，并不知道瞄准的准确性如何，完全凭教练员的经验和运动员的感觉，因而盲目性较大。
对该系统的研究目前在国内还是空白，近些年来国外有同类系统的研究，也有产品。但都是单靶位设制，芬兰制造的激光瞄准仪在枪支上有下拖的导线与系统连接，影响运动员的持枪感受，激光瞄准仪发射出来的红色激光点对运动员瞄准靶面有干扰，而且仪器价格昂贵。
本发明的目的在于研制一种用于指导射击运动员进行射击训练的训练指导系统。安装在在枪支上的激光瞄准器与系统采用无线连接，在射击运动中采用多靶位，系统能同时处理多达16个靶位的训练瞄准信息，实时记录每个靶位上运动员训练过程中的瞄准点坐标。摄像机获取的训练瞄准信息通过计算机采用图像技术处理，在计算机屏幕上给出各靶位的瞄准点轨迹、弹着点坐标和累计环数等信息，结合射击训练专家系统给出训练指导意见。
本发明的技术方案是：一种射击训练指导系统，包括枪支(1)、激光瞄准器(2)、靶面(3)、摄像机(4)、计算机(5)、图像采集卡(6)，其特征在于：所述的激光瞄准器(2)是一个单独部件固定安装在枪支(1)上，与计算机之间无任何连线；
激光瞄准器(2)为激光发射器，是经过处理的包括拾取抠击扳机声音的激光发射、控制的装置，它由声音拾取单元、声音放大单元、声音比较器、单片机、电源控制单元以及夹具组成；
所述的靶面(3)包括目标靶a和采样靶b，目标靶a和采样靶b不在同一靶面上，而是相邻的两个靶面，枪支(1)瞄准的是目标靶a，而激光瞄准器(2)发射的激光点则落在采样靶b上；
所述的摄像机(4)将获取的靶面(3)信息转换为视频信号，传输给图像采集卡(6)，通过计算机(5)对获取信息进行靶面图像处理；
靶面图像处理有自适应阈值确定，靶面自动标定，包括摄像形变补偿、双靶误差补偿、建立位置环数查找表，瞄准点、弹着点的自动定位可准确至0.1环。
将激光瞄准器安装在枪支上，打开电源开关，依照运动员平时的习惯，枪支瞄准目标靶a的中心位置，调节夹具上的上下、左右调节旋钮，使激光瞄准器(2)发射的激光红点落在采样靶b的中心位置上，采用双靶操作可避免激光红点对运动员的瞄准的干扰，使瞄准的中心位置容易调节，由此产生的误差通过软件进行补偿；
在瞄准过程中如果瞄准点在10环以内维持一定的时间，将产生一个声音提示信号，提示此时为最佳击发时刻，并给出从进入瞄区到此时的时间值；
激光瞄准器(2)发出红色激光点，当声音拾取单元接收到声音信号后，经声音放大单元放大，若放大的声音信号大于设定的声音阈值，则单片机检测认为是抠动扳机，通过电源控制单元切断电源，激光点消失；
计算机(5)通过捕捉最后一个激光点确定弹着点坐标，延时0.1秒后重新接通激光瞄准器(2)的电源，此时计算机上瞄准点轨迹反映运动员的枪支保持情况，延时0.5秒后再次断开激光瞄准器(2)的电源，表明此次瞄准过程结束；
击发结束后，在靶面上画出实际弹着点及平均弹着点，同时把从进入瞄区到击发前3秒、击发前3秒到击发时刻、击发结束后的晃动情况在计算机上用不同颜色的曲线画出；
计算机绘制瞄准点在靶面的晃动曲线，同时把晃动曲线分解为X、Y方向及环数曲线，可选择单独显示或同时显示；
计算机给出该次射击过程的统计信息，输出当前环数、射击次数、累计环数、平均环数、最高纪录、最低纪录，绘制实际弹着点和平均弹着点。
所述的靶面图像处理涉及的算法包括：双峰直方图阈值自动判别算法、快速连通子域分析算法、线性回归、分式线性映射。其中双峰直方图阈值自动判别算法不需要对直方图做出任何预处理，可直接应用于灰色或彩色直方图；快速连通子域分析算法只需要对图像进行一次扫描。
该系统不但用于采集处理一个靶位的训练数据，并且能够同时监测多个靶位，最多可处理多达16个靶位的训练信息；该系统可方便的保存数据，并可实现历史记录的回放；该系统配有外接接口，可方便地和其他设备同步操作。本发明的有益效果是：1．采用图像处理技术处理摄像机获取的训练瞄准信息，系统中的靶面图像处理通过计算机全部自动实时完成，不需人工干预。计算机可方便的保存数据，并可实现历史记录的回放。2．系统配有外接接口，可方便地和其他设备同步操作。摄像机与靶面的位置不需绝对固定，使用时灵活方便。3．激光瞄准器只是一个单独部件安装在枪支上，与计算机之间无任何连线，能方便的调节激光瞄准器上的旋钮，使发射的激光红色光点落在采样靶的中心位置上，有效的解除激光点对运动员的干扰。同时教练员不用始终注视着计算机，就可以随时掌握运动员的训练瞄准情况。4．该系统不但用于采集处理一个靶位的训练数据，并且能够同时监测多个靶位；最多可处理多达16个靶位的训练信息。
图面说明：图1是射击训练指导系统的结构示意图。图2是射击训练指导系统的方框图。图3是射击训练指导系统的流程图。
下面结合附图对实施例进行进一步说明：
图1是射击训练指导系统的结构示意图。在图1中，射击训练指导系统包括枪支1、激光瞄准器2、靶面3、摄像机4、计算机5、图像采集卡6，系统采集处理一个靶位的训练数据，最多可同时处理多达16个靶位的训练信息。
实际使用时，目标靶和采样靶不在同一靶面上，而是相邻的两个靶面，枪支瞄准的是目标靶a，而激光瞄准器发射的激光点则落在采样靶b上。激光瞄准器2固定在枪支1上。
打开激光瞄准器2的电源开关，依照运动员平时的习惯，枪支瞄准目标靶a的中心位置，调节夹具上的上下左右调节旋钮，使得激光瞄准器2发射的激光点落在采样靶b的中心位置上，采用两个靶面可方便地调节运动员瞄准采样靶的中心位置，有效避免激光红点对运动员瞄准的干扰，由此产生的误差可通过软件进行补偿。
图2是射击训练指导系统的方框图。激光瞄准器发射激光点在靶面上，摄像机获取靶面的信息并将其转换为视频信号，传输给图像采集卡，通过计算机对获取信息进行图像处理。图3是射击训练指导系统的流程图。流程顺序如下：
启动电源，在计算机中输入姓名、选择枪型；
激光瞄准器是否发射激光点在靶面上，是则通过摄像机获取靶面信息，提取光点坐标，绘制瞄准点轨迹及X、Y环线曲线，获取弹着点坐标；
击发结束后，可实现本次瞄准过程的回放，并输出本次射击过程的统计信息，包括当前环数、射击次数、累计环数、平均环数、最高纪录、最低纪录，绘制实际弹着点、平均弹着点，并将所有的信息打印出来。
Claims (4)
1．一种射击训练指导系统，包括枪支(1)、激光瞄准器(2)、靶面(3)、摄像机(4)、计算机(5)、图像采集卡(6)，其特征在于：
所述的激光瞄准器(2)是一个单独部件固定安装在枪支(1)上，与计算机之间无任何连线；
激光瞄准器(2)是经过处理的包括拾取抠击扳机声音的激光发射、控制的装置，它由声音拾取单元、声音放大单元、声音比较器、单片机、电源控制单元以及夹具组成；
所述的靶面(3)包括目标靶a和采样靶b，目标靶a和采样靶b不在同一靶面上，而是相邻的两个靶面，枪支(1)瞄准的是目标靶a，而激光瞄准器(2)发射的激光点则落在采样靶b上；
所述的摄像机(4)将获取的靶面(3)信息转换为视频信号，传输给图像采集卡(6)，通过计算机(5)对获取信息进行靶面图像处理；
靶面图像处理有自适应阈值确定，靶面自动标定，包括摄像形变补偿、双靶误差补偿、建立位置环数查找表，瞄准点、弹着点的自动定位可准确至0.1环；
将激光瞄准器安装在枪支上，打开电源开关，依照运动员平时的习惯，枪支瞄准目标靶a的中心位置，调节夹具上的上下、左右调节旋钮，使激光瞄准器(2)发射的激光红点落在采样靶b的中心位置上，采用双靶操作可避免激光红点对运动员瞄准的干扰，使瞄准的中心位置容易调节，由此产生的误差通过软件进行补偿；
在瞄准过程中如果瞄准点在10环以内维持一定的时间，将产生一个声音提示信号，提示此时为最佳击发时刻，并给出从进入瞄区到此时的时间值；
激光瞄准器(2)发出红色激光点，当声音拾取单元接收到声音信号后，经声音放大单元放大，若放大的声音信号大于设定的声音阈值，则单片机检测认为是抠动扳机，通过电源控制单元切断电源，激光点消失；
计算机(5)通过捕捉最后一个激光点确定弹着点坐标，延时0.1秒后重新接通激光瞄准器(2)的电源，此时计算机上瞄准点轨迹反映运动员的枪支保持情况，延时0.5秒后再次断开激光瞄准器(2)的电源，表明此次瞄准过程结束；
击发结束后，在靶面上画出实际弹着点及平均弹着点，同时把从进入瞄区到击发前3秒、击发前3秒到击发时刻、击发结束后的晃动情况在计算机上用不同颜色的曲线画出；
计算机绘制瞄准点在靶面的晃动曲线，同时把晃动曲线分解为X、Y方向及环数曲线，可选择单独显示或同时显示；
计算机给出该次射击过程的统计信息，输出当前环数、射击次数、累计环数、平均环数、最高记录、最低记录，绘制实际弹着点和平均弹着点。
2．根据权利要求1所述的一种射击训练指导系统，其特征在于：所述的靶面图像处理，涉及的算法包括双峰直方图阈值自动判别算法、快速连通子域分析算法、线性回归、分式线性映射；其中双峰直方图阈值自动判别算法不需要对直方图做出任何预处理，可直接应用于灰色或彩色直方图；快速连通子域分析算法只需要对图像进行一次扫描。
3．根据权利要求1所述的一种射击训练指导系统，其特征在于：该系统不但用于采集处理一个靶位的训练数据，并且能够同时监测多个靶位，最多可处理多达16个靶位的训练信息。
4．根据权利要求1所述的一种射击训练指导系统，其特征在于：该系统不仅可以方便的保存数据，实现历史记录的回放，而且配有外接接口，可方便地和其他设备同步操作。
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