CN201819618U - 虚拟影像型对抗射击训练系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种虚拟影像型对抗射击训练系统，包括通信连接的至少两个虚拟影像型射击训练系统，每个虚拟影像型射击训练系统包括场景采集系统、训练控制系统和场景生成系统，场景采集系统包括蓝箱、CCD摄像机和激光测距仪；训练控制系统包括红外探测设备、计算机以及预装在计算机中的视频图像采集卡和图形工作站；场景生成系统包括收弹靶墙、投影幕布、投影仪、麦克风、三维音响设备和模拟光源；参训人员对虚拟影像进行射击训练。本实用新型能够满足实弹射击与反恐战术结合训练的需求，提升单兵、小组实弹射击与战术协同能力，其设计合理、智能化程度高，缩减了训练成本与周期，实现了最贴近真实作战环境的对抗射击训练，便于推广使用。

Description

虚拟影像型对抗射击训练系统

技术领域

本实用新型涉及一种射击训练系统，尤其是涉及一种能够实现单人或小组反恐战术演练、实弹成绩识别与统计、战场音效实时交互的虚拟影像型对抗射击训练系统。

背景技术

射击是军队、公安、运动队等部门必备的训练科目，其地位非常重要，而传统的射击训练是在靶场上采用真枪实弹射击固定或运动方式单一的靶标，不仅需要占用大面积训练场，训练成本高，而且存在安全隐患，此外，传统的训练模式较为单一，无法满足实弹射击与反恐对抗相结合的训练需求。目前国内外出现了一些模拟射击训练系统，例如中国专利99205303.X、200520016984.9、200920176194.5等，这些模拟射击训练系统普遍采用激光或红外光射击屏幕上的目标，具有成本低以及训练模式多样化的特点，可是依然存在以下问题：射击场景一般为二维动态靶面，且屏幕较小，缺乏真实感；此外，由于采用激光或红外光作为发射装置，无法模拟弹丸飞行轨迹，其仿真效果存在一定的局限性，与真实场景相比还是有明显的区别。而且，现有技术中，训练场景一旦设定，更改较为困难，并且实体场景制作成本较高；已建立的系统沉浸感不强，例如参训人员声音交互以及战场3D音效，用户很难实现听声辩位，导致缺乏亲临现场的沉浸感，不能满足军事对仿真逼真度要求很高领域的需求。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种能够满足实弹射击与反恐战术结合训练的需求，提升单兵、小组实弹射击与战术协同能力的虚拟影像型对抗射击训练系统，其设计合理、智能化程度高，缩减了训练成本与周期的同时，实现了最贴近真实作战环境的对抗射击训练。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种虚拟影像型对抗射击训练系统，包括通信连接的至少两个虚拟影像型射击训练系统，每个虚拟影像型射击训练系统包括场景采集系统、训练控制系统和场景生成系统，其特征在于：所述场景采集系统包括放置在参训人员后方的用于抠像的蓝箱，面向参训人员放置并对位于蓝箱中的参训人员进行全程摄像的CCD摄像机，和面向参训人员放置并对参训人员在射击训练系统中的位置进行实时测量的激光测距仪；所述训练控制系统包括对参训人员射击弹着点信息进行探测的红外探测设备，对摄像信息、参赛人员位置信息和弹着点信息进行方位解算、坐标转换与含人物影像的虚拟场景合成的计算机，和预装在计算机中对摄像信息、参赛人员位置信息和弹着点信息进行采集和处理的视频图像采集卡和图形工作站；所述场景生成系统包括收弹靶墙，投影幕布，面向收弹靶墙放置并将计算机合成的含人物影像的虚拟场景投影在投影频幕上的投影仪，设置在参训人员身上、采集一个训练系统中的声音并通过无线传输模块传给计算机的麦克风，与一个训练系统中计算机相连并置于另一个系统中，用于连通麦克风并实现系统间声音交互的三维音响设备，和放置于训练系统的中部，用于产生自然光或室内照明光的模拟光源；所述CCD摄像机和红外探测设备均通过视频数据线与视频图像采集卡相连，所述红外探测设备还通过串口线与计算机相连；所述激光测距仪通过USB数据线与计算机相连；所述投影仪通过VGA数据线与计算机相连。

所述蓝箱由两个背景为蓝色的箱体拼接而成，所述箱体的长为6米、高为4米。

所述收弹靶墙由两台百叶窗式收弹器拼接而成，所述百叶窗式收弹器的长为4米、宽为3米。

所述投影仪为两台，两台投影仪分别与两台百叶窗式收弹器相对应设置。

所述投影幕布为包裹在收弹靶墙表面的能够重复利用的白色橡胶。

参训人员采用真枪实弹向投影幕布中的虚拟影像射击。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、场景采集系统实时采集参训人员图像并通过控制服务器和场景生成系统来构建射击场景，通过在计算机上将抠像处理后的动态人体影像与开发的三维虚拟环境(或预先拍摄的电影画面)进行合成，对抗的双方参训人员依据互投影像开展行动，彻底解决了实弹射击与反恐战术结合训练的问题，提高了训练对抗强度，实现了最贴近真实作战环境的对抗射击训练。

2、在计算机上，利用计算机虚拟现实技术可方便设置不同的虚拟环境，满足不同的作战需求，结合宽屏投影幕布以及通过麦克风和三维音响设备构建的交互式三维战场音效，强化了参训人员声音交互，能够营造异常逼真的射击环境，参训人员如同身临其境，大大提高了系统的沉浸感。

3、投影屏幕，即包裹在收弹靶墙表面的白色橡胶可修复，具有较好的重复使用性，降低了整个系统的使用成本。

4、红外探测设备通过检测子弹穿过收弹靶墙时所引起的温度变化进行弹着点的识别与定位，可完全避免误报靶现象，实现射击成绩的100％准确。

5、该虚拟影像型对抗射击训练系统具有更强的实战特性，能够极大地缩减训练成本与周期，并且具备优良的扩展性能，便于推广使用。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型系统结构示意图。

附图标记说明：

1-蓝箱；            2-CCD摄像机；     3-激光测距仪；

4-红外探测设备；    5-计算机；        6-收弹靶墙；

7-投影仪；          8-投影幕布；      9-模拟光源；

10-麦克风；         11-三维音响设备。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型所述的虚拟影像型对抗射击训练系统，包括通信连接的至少两个虚拟影像型射击训练系统，每个虚拟影像型射击训练系统包括场景采集系统、训练控制系统和场景生成系统，所述场景采集系统包括放置在参训人员后方的用于抠像的蓝箱1，面向参训人员放置并对位于蓝箱中的参训人员进行全程摄像的CCD摄像机2，和面向参训人员放置并对参训人员在射击训练系统中的位置进行实时测量的激光测距仪3；所述训练控制系统包括对参训人员射击弹着点信息进行探测的红外探测设备4，对摄像信息、参赛人员位置信息和弹着点信息进行方位解算、坐标转换与含人物影像的虚拟场景合成的计算机5，和预装在计算机5中对摄像信息、参赛人员位置信息和弹着点信息进行采集和处理的视频图像采集卡和图形工作站；所述场景生成系统包括收弹靶墙6，投影幕布8，面向收弹靶墙6放置并将计算机5合成的含人物影像的虚拟场景投影在投影频幕8上的投影仪7，设置在参训人员身上、采集一个训练系统中的声音并通过无线传输模块传给计算机5的麦克风10，与一个训练系统中计算机相连并置于另一个系统中，用于连通麦克风10并实现系统间声音交互的三维音响设备11，和放置于训练系统的中部，用于产生自然光或室内照明光的模拟光源9；所述CCD摄像机2和红外探测设备4均通过视频数据线与视频图像采集卡相连，所述红外探测设备4还通过串口线与计算机5相连；所述激光测距仪3通过USB数据线与计算机5相连；所述投影仪7通过VGA数据线与计算机5相连。

本实施例中，所述蓝箱1由两个背景为蓝色的箱体拼接而成，所述箱体的长为6米、高为4米。所述收弹靶墙6由两台百叶窗式收弹器拼接而成，所述百叶窗式收弹器的长为4米、宽为3米。所述投影仪7为两台，两台投影仪7分别与两台百叶窗式收弹器相对应设置。所述投影幕布8为包裹在收弹靶墙6表面的能够重复利用的白色橡胶。参训人员采用真枪实弹向投影幕布8中的虚拟影像射击。

本实用新型的工作过程是：参训人员采用真枪实弹向投影幕布8中的虚拟影像射击，收弹靶墙6收集射击在投影幕布8上的子弹，CCD摄像机2分别对处在不同蓝箱1中的双方参训人员进行摄像，并将摄像信息通过视频数据线传给视频图像采集卡；激光测距仪3对参训人员在所建立的虚拟训练系统中定义的坐标系下的位置进行测量，并将参训人员位置信息通过USB数据线传给图形工作站；训练控制系统中的计算机5对采集到的摄像信息进行色键抠像，从中抠取出参训人员图像，并根据图形工作站中的参训人员位置信息计算出参训人员在射击训练系统中的位置，生成参训人员位置信息；在计算机5中采用三维建模软件Creator或3D max进行三维模型开发，采用仿真开发软件Vega进行视景驱动，并与抠像形成的动态人体影像进行视频合成，此外，也可采用预先拍摄的电影画面与抠像形成的动态人体影像进行视频合成，视频合成后形成射击训练的双通道虚拟场景；采用两台投影仪7将在计算机5上生成的双通道虚拟场景分别投影在各自对应的投影幕布8上，实现8×3米大屏幕三维虚拟环境显示；红外探测设备4以特定波长及频率对参训人员射击到收弹靶墙8上的弹着点信息进行热像采集，当检测到温度变化的弹着点后，将弹着点信息通过视频数据线传送至视频图像采集卡，计算机5利用神经网络算法对采集到视频图像采集卡中的弹着点信息进行解算，算出弹着点的精确坐标，进而可以计算出参训人员的射击成绩及对抗结果等；计算机可通过串口对红外探测设备4进行参数设置；另外，在计算机5中采用VC++编译环境，结合数据库开发控制程序以及用户界面，实现训练控制系统对整个系统的管理控制，并实现对训练数据，如射击成绩及对抗结果等的查询、统计与打印输出。

麦克风10内置无线发射模块，佩戴于参训人员的身上，采集一个训练系统中的声音并运用无线电传输原理，通过无线传输模块将射击训练系统中的声音传至计算机5进行处理，然后由三维音响设备11生成三维战场音效并传给另一个训练系统，实现对抗双方参训人员的声音交互，例如实现听声辩位以及喊话互动等；模拟光源9产生自然光或室内照明光。

所涉及视频通讯，USB交互，串口连接，A/D、D/A转换以及无线发送模块均为现有成熟技术，在此不再赘述。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。

Claims (5)

1.一种虚拟影像型对抗射击训练系统，包括通信连接的至少两个虚拟影像型射击训练系统，每个虚拟影像型射击训练系统包括场景采集系统、训练控制系统和场景生成系统，其特征在于：

所述场景采集系统包括放置在参训人员后方的用于抠像的蓝箱(1)，面向参训人员放置并对位于蓝箱中的参训人员进行全程摄像的CCD摄像机(2)，和面向参训人员放置并对参训人员在射击训练系统中的位置进行实时测量的激光测距仪(3)；

所述训练控制系统包括对参训人员射击弹着点信息进行探测的红外探测设备(4)，对摄像信息、参赛人员位置信息和弹着点信息进行方位解算、坐标转换与含人物影像的虚拟场景合成的计算机(5)，和预装在计算机(5)中对摄像信息、参赛人员位置信息和弹着点信息进行采集和处理的视频图像采集卡和图形工作站；

所述场景生成系统包括收弹靶墙(6)，投影幕布(8)，面向收弹靶墙(6)放置并将计算机(5)合成的含人物影像的虚拟场景投影在投影频幕(8)上的投影仪(7)，设置在参训人员身上、采集一个训练系统中的声音并通过无线传输模块传给计算机(5)的麦克风(10)，与一个训练系统中计算机相连并置于另一个系统中，用于连通麦克风(10)并实现系统间声音交互的三维音响设备(11)，和放置于训练系统的中部，用于产生自然光或室内照明光的模拟光源(9)；

所述CCD摄像机(2)和红外探测设备(4)均通过视频数据线与视频图像采集卡相连，所述红外探测设备(4)还通过串口线与计算机(5)相连；所述激光测距仪(3)通过USB数据线与计算机(5)相连；所述投影仪(7)通过VGA数据线与计算机(5)相连。

2.按照权利要求1所述的虚拟影像型对抗射击训练系统，其特征在于：所述蓝箱(1)由两个背景为蓝色的箱体拼接而成，所述箱体的长为6米、 高为4米。

3.按照权利要求1所述的虚拟影像型对抗射击训练系统，其特征在于：所述收弹靶墙(6)由两台百叶窗式收弹器拼接而成，所述百叶窗式收弹器的长为4米、宽为3米。

4.按照权利要求1所述的虚拟影像型对抗射击训练系统，其特征在于：所述投影仪(7)为两台，两台投影仪(7)分别与两台百叶窗式收弹器相对应设置。

5.按照权利要求1所述的虚拟影像型对抗射击训练系统，其特征在于：所述投影幕布(8)为包裹在收弹靶墙(6)表面的能够重复利用的白色橡胶。 

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