DE10149295A1 - Schulungsvorrichtung für die Schießausbildung - Google Patents

Abstract

Eine Schulungsvorrichtung für die Schießausbildung eines Schützen (12) durch einen Trainer (10) weist eine Trainerkamera (14) zum Aufnehmen eines Echtzeit-Trainerbildes (18) des agierenden Trainers (10) auf, eine Schulungsbildeinrichtung (20) zum Darstellen eines zumindest auch auf dem Ecntzeit-Trainerbild (18) basierenden Schulungsbildes (28) für den Schützen (12), und eine Rückmeldeeinrichtung (40) zum Rückmelden des Schießerfolgs des Schützen (12) an den Trainer (10). Die Schulungsvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Schulungsbildeinrichtung (20) dazu eingerichtet ist, die Darstellung des zumindest auch auf dem Echtzeit-Trainerbild (18) basierenden Schulungsbildes (28) und somit den Trainingsablauf auch nach der Abgabe eines Schusses durch den Schützen (12) und der Rückmeldung des Schießerfolges an den Trainer (10) zumindest einige Zeit lang fortzusetzen. Die Erfindung ermöglicht eine realitätsnahe Ausbildung, die eine unmittelbare Interaktion zwischen dem Schützen und dem Trainer gestattet und sich für Schulungsszenarien eignet, bei denen der Auszubildende mehrere Schüsse abgibt und/oder der Störer nicht sofort handlungsunfähig ist.

Description

• Die Erfindung betrifft das Gebiet der Schießausbildung, zum Beispiel für den Polizeidienst. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Schulungsvorrichtung für das Training der Reaktion des Schützen in unterschiedlichen Ausbildungsszenarien.
• Die hohen Anforderungen und Risiken im Polizei- und Sicherheitsdienst erfordern eine intensive Ausbildung der eingesetzten Beamten. Es ist bekannt, dem auszubildenden Schützen eine Reihe von Schulungssituationen in Form eines Films oder einer Diasequenz zu zeigen. Wenn der Schütze einen Schuß abgibt, wird der Film oder die Diasequenz automatisch angehalten, und die Einschußstelle kann auf dem dann angezeigten Standbild identifiziert und ausgewertet werden. Durch dieses Verfahren soll der Schütze darauf trainiert werden, kritische und unkritische Situationen voneinander zu unterscheiden. Ferner soll die Treffgenauigkeit des Schützen kontrolliert werden.
• Bei dieser Schulungsmethode ist jedes Trainingsszenario darauf ausgelegt, daß ein Treffer (erzielt durch die Abgabe eines einzelnen Schusses oder einer Dublette aus mehreren schnell aufeinanderfolgenden Schüssen) die simulierte Gefahrensituation beendet. Dies entspricht jedoch nicht unbedingt der Realität, weil möglicherweise ein realer Gegner nach dem ersten Treffer noch nicht kampfunfähig ist oder weit mehrere Gegner auftreten. Derartige Situationen aus der Praxis lassen sich mit der oben genannten Schulungsmethode nur unzureichend trainieren.
• Aus der DE 195 37 389 A1 ist eine Schießtrainingsanlage gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 bekannt. Ein vor einem projizierten Hintergrund agierender Trainer wird mittels einer Videoprojektion auf einer Zielbildfläche eines Schießraumes dargestellt. Durch diese Anordnung wird ein ähnliches Ergebnis wie bei einer elektronischen Bildmischung nach dem Color-Key-Verfahren erzielt. Zur Trefferauswertung ist ein elektronisches Treffererkennungssystem vorgesehen.
• Die Erfindung hat die Aufgabe, eine Schulungsvorrichtung für die Schießausbildung bereitzustellen, die ein möglichst realitätsnahes Training ermöglicht und sich gut für Trainingsszenarien eignet, bei denen mehrere Schüsse abgegeben werden müssen und/oder der Störer nicht sofort handlungsunfähig ist.
• Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe ganz oder zumindest zum Teil durch eine Schulungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die abhängigen Ansprüche betreffen bevorzugte Weiterentwicklungen der Erfindung.
• Die Erfindung beruht auf der Grundidee, durch die Schulungsvorrichtung eine voll interaktive Ausbildung des Schützen durch einen Trainer zu unterstützen. Diese Grundidee wird erfindungsgemäß in zweierlei Hinsicht umgesetzt. Erstens erhält der auszubildende Schütze ein Schulungsbild angezeigt, welches zumindest auch auf einem Echtzeit-Trainerbild beruht. Hierbei zeigt das Echtzeit-Trainerbild den agierenden Trainer in Echtzeit, also ohne eine den Trainingsablauf störende Verzögerung. Es werden auch keine vorproduzierten Film- oder Diasequenzen mit Ausbildungssituationen verwendet, sondern der Trainer selbst spielt die Rolle des Übeltäters (dies schließt nicht aus, daß vorproduzierte Bilder als Hintergrund des agierenden Trainers eingespielt werden). Zweitens ist zumindest die Möglichkeit vorgesehen, den Trainingsablauf nach der Abgabe eines Schusses fortzusetzen. Insbesondere heißt dies, daß der Trainer aufgrund der an ihn erfolgenden Rückmeldung des Schießerfolges entscheiden kann, daß der simulierte Angreifer durch den Schuß noch nicht kampfunfähig gemacht wurde, sondern den Angriff mit voller oder verminderter Gewalt fortsetzt.
• Durch die Kombination der beiden gerade genannten Aspekte ermöglicht die erfindungsgemäße Schulungsvorrichtung eine realitätsnahe Ausbildung, die eine unmittelbare Interaktion zwischen dem Schützen und dem Trainer (oder auch mehreren Schützen und/oder mehreren Trainern) gestattet. In einem einzigen Schulungsszenario kann ein ausgedehnter Schußwechsel nachgestellt werden. Dies ist wichtig, weil hierbei viel höhere Anforderungen an die Besonnenheit des Schützen und an dessen instinktive Reaktionen gestellt werden als bei der bloßen Abgabe eines einzigen Schusses. Insgesamt stellt die Erfindung daher einen "aktiven Gegenspieler" zur Schießausbildung bereit.
• Erfindungsgemäß ist die Schulungsvorrichtung dazu eingerichtet, den Trainingsablauf auch nach der Abgabe eines Schusses zumindest einige Zeit lang fortzusetzen. Dies schließt nicht aus, daß der Trainer den Trainingsablauf sofort beendet, wenn er aufgrund der an ihn erfolgenden Rückmeldung des Schießerfolges davon ausgeht, daß der simulierte Angreifer handlungsunfähig ist. Es soll aber auch die Möglichkeit bestehen, das zumindest auch auf dem Echtzeit-Trainerbild basierende Schulungsbild nach der Schußabgabe dem Schützen weiter anzuzeigen. Dies stellt einen deutlichen Unterschied der Erfindung zu Systemen des Standes der Technik dar, bei denen durch die Schußabgabe zwingend in einen auch für den Schützen sichtbaren Standbildmodus geschaltet wird. Auch wenn in bevorzugten Weiterentwicklungen der Erfindung eine Standbildeinrichtung vorgesehen ist, so dient diese hauptsächlich oder ausschließlich zur Rückmeldung des Schießerfolgs an den Trainer und beeinflußt die Schulungsbilddarstellung für den Schützen nicht.
• Erfindungsgemäß ist ein Echtzeit-Trainerbild vorgesehen. Dies heißt, daß die Bewegungen des Trainers ohne wesentliche Verzögerung im Trainerbild (und damit auch im Schulungsbild) dargestellt werden. Dadurch, daß kein vorproduzierter Film mit dem Trainingsszenario verwendet wird, kann der Trainer ohne Aufwand vielfältige Trainingssituationen nachstellen. Dies vermeidet erstens Gewöhnungseffekte beim Schützen und macht das Training zweitens wirksamer, weil auf konkrete Interessen oder Schwächen des Schützen sowie auf aktuelle Entwicklungen (z. B. reale Geschehnisse) eingegangen werden kann.
• In der Wortwahl des vorliegenden Dokuments ist von einem "Trainerbild", einem "Schulungsbild" und so weiter die Rede. In der Regel werden diese Bilder Laufbilder, also z. B. Videodarstellungen sein. Der Begriff "Bild" soll hier also nicht eine statische Darstellung implizieren.
• In bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung weist die Rückmeldeeinrichtung eine Standbildeinrichtung und eine Anzeigeeinrichtung sowie vorzugsweise ferner eine Einschußerfassungskamera und eine Schußerkennungseinrichtung auf. Die Einschußerfassungskamera registriert die Einschußstelle eines vom Schützen abgegebenen Schusses und gegebenenfalls weitere Informationen, z. B. das dem Schützen gerade angezeigte Schulungsbild. Die Schußerkennungseinrichtung gibt ein Ausgabesignal ab, sobald der Schütze einen Schuß abgegeben hat. Dazu kann die Schußerkennungseinrichtung beispielsweise ein Mikrofon und einen Knallsensor zur akustischen Schußerkennung aufweisen.
• Die in bevorzugten Ausgestaltungen vorgesehene Standbildeinrichtung spricht auf das Ausgabesignal der Schußerkennungseinrichtung an und erzeugt ein Standbild, welches zumindest die vom Trainer benötigten Informationen des Trainer- und/oder Schulungsbildes zum Zeitpunkt der Schußabgabe enthält und überdies eine sichtbare Markierung der Einschußstelle aufweist. Dies ermöglicht es dem Trainer, den Schießerfolg des Schützen schnell zu beurteilen und den Trainingsverlauf in Abhängigkeit von der durch den Schuß hervorgerufenen "Verwundung" des Gegenspielers fortzusetzen.
• Das Standbild kann in manchen Ausgestaltungen der Erfindung weitere Informationen enthalten, beispielsweise eine automatische Trefferanzeige. Es kann entweder eine vorbestimmte Zeitdauer lang angezeigt werden (z. B. 2 Sekunden lang), oder so lange, bis der Trainer wieder auf den "Live"-Betrieb umschaltet. Dem Trainer wird das Standbild mittels einer Anzeigeeinrichtung angezeigt, z. B. einem Videomonitor oder einem Videoprojektor.
• Bevorzugt enthält ein Schießübungsraum ("Schießkino") einen Schulungsbildprojektor und eine von einer Papierbahn oder mehreren Papierbahnen gebildete Projektionsfläche mit Hintergrundbeleuchtung. Es können jedoch auch andere Projektionseinrichtungen vorgesehen sein. Das Schulungsbild wird vorzugsweise vom Schulungsbildprojektor auf die Projektionsfläche projiziert. Wenn ein Schuß abgegeben wird, durchschlägt das Geschoß die Projektionsfläche, und das Einschußloch wird als heller Punkt sichtbar.
• In bevorzugten Ausgestaltungen wird durch die Einschußerfassungskamera die Projektionsfläche mit dem darauf projizierten Schulungsbild sowie der sichtbaren Einschußstelle aufgenommen. Vorzugsweise ist in diesen Ausgestaltungen ferner vorgesehen, dem Trainer laufend das von der Einschußerfassungskamera angezeigte Bild zu zeigen. Sobald der Auszubildende einen Schuß abgibt, wird dieses Bild kurz als Standbild "eingefroren", um dadurch dem Trainer den Schießerfolg rückzumelden.
• Komplexere Ausgestaltungen der Schulungsvorrichtung sind dazu eingerichtet, das Standbild aus z. B. dem Schulungsbild mit einer elektronisch eingefügten Markierung der Einschußstelle zu generieren. In diesem Fall braucht die Einschußerfassungskamera das dem Schützen angezeigte Schulungsbild nicht aufzunehmen. Dies kann zur besonders guten Erkennung der Einschußstelle ausgenutzt werden, indem z. B. die Einschußerfassungskamera nur für eine vorbestimmte Lichtwellenlänge oder Modulationsfrequenz, entsprechend der Hintergrundbeleuchtung der Projektionsfläche, empfindlich ist.
• In besonders einfachen Ausführungsformen der Erfindung wird das von der Trainerkamera aufgenommene Echtzeit-Trainerbild ohne weitere Verarbeitung als Schulungsbild (ebenfalls in Echtzeit) angezeigt. Das Echtzeit-Trainerbild kann den Trainer vor einem neutralen Hintergrund oder einem gemalten oder projiziertem Hintergrund oder in einer Kulissenumgebung (z. B. einem nachgebauten Kundenraum einer Bank, der Deckungsmöglichkeiten bietet) zeigen.
• In komplexeren Ausführungsalternativen ist vorgesehen, das Schulungsbild mittels eines Chroma-Keying-Verfahrens durch eine elektronische Verknüpfung des Echtzeit-Trainerbilds mit einem Szeneriebild zu erzeugen. Der Trainer agiert in diesem Fall vor einer einfarbigen (z. B. blauen oder grünen) Fläche. Dies ermöglicht eine höhere Flexibilität bei der Gestaltung der Ausbildungsszenarien. In nochmals aufwendigeren Ausführungsalternativen kann das Echtzeit-Trainerbild elektronisch analysiert werden, um in Abhängigkeit von den Bewegungen des Trainers ein vollsynthetisches Schulungsbild (ebenfalls in Echtzeit) zu generieren.
• Wenn eine Keying-Einrichtung zum Erzeugen des Schulungsbildes verwendet wird, kann mit relativ geringem Aufwand eine automatische Trefferanzeige verwirklicht werden. Es braucht dazu lediglich festgestellt werden, ob sich die im Erfassungskamerabild sichtbare Einschußstelle in dem von der Keying-Einrichtung festgestellten Hintergrundbereich befindet oder nicht. Die Trefferanzeige kann dem Trainer entweder als Einblendung im Standbild oder durch ein externes Anzeigemittel (z. B. ein Lichtsignal) dargestellt werden.
• In bevorzugten Ausgestaltungen erfolgt die Rückmeldung über den Schießerfolg an den Trainer in Echtzeit oder Nahezu-Echtzeit. Darunter wird eine Rückmeldung verstanden, die so zeitnah erfolgt, daß das Trainingsszenario nicht wesentlich unterbrochen wird, sondern dem auszubildenden Schützen als ein durchgehender Ablauf erscheint.
• Die Schulungsvorrichtung ist zur Simulation komplexer Ausbildungsszenarien eingerichtet, bei denen potentiell mehrere Schüsse (durch einen Auszubildenden oder mehrere Auszubildende) auf einen oder mehrere simulierte Angreifer abgegeben werden. Mit anderen Worten wird der Trainingsablauf durch die Abgabe eines Schusses nicht wesentlich unterbrochen, sondern der Trainer entscheidet aufgrund der Rückmeldung (z. B. dem Standbild mit der angezeigten Markierung), wie der simulierte Angriff fortgesetzt wird. In bevorzugten Ausgestaltungen kann ein zweiter abgegebener Schuß zusätzlich zur ersten Einschußstelle im Standbild dargestellt werden, oder es kann die erste Markierung aus- und eine zweite Markierung eingeblendet werden, sobald der zweite Schuß abgegeben wird. Vorzugsweise ist die Projektionsfläche so ausgestaltet, daß jedes Einschußloch durch einen automatischen Papierbahnvorschub selbständig wieder verdeckt wird. Der Trainingsvorgang wird vorzugsweise erst dann beendet, wenn sich der Trainer dafür entscheidet.
• Weitere Merkmale, Aufgaben und Vorteile der Erfindung gehen aus der folgenden detaillierten Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele und Ausführungsalternativen hervor. Es wird auf die schematischen Zeichnungen verwiesen, in denen:
• Fig. 1 ein Blockdiagramm der funktionellen Gliederung eines Ausführungsbeispiels der Schulungsvorrichtung zeigt, und
• Fig. 2 ein Blockdiagramm der räumlichen Gliederung eines gegenüber Fig. 1 leicht erweiterten Ausführungsbeispiels der Schulungsvorrichtung zeigt.
• In der Ansicht von Fig. 1 bildet ein Trainer 10 einen Schützen 12 aus. Statt eines einzigen Trainers 10 können auch mehrere Angreifer agieren, und ebenso können mehrere Auszubildende statt eines einzigen Schützen 12 auftreten.
• Der Trainer 10 wird von einer Trainerkamera 14, die eine übliche Videokamera ist, vor einem einfarbigen Hintergrund 16 (Blue-Screen oder Green-Screen) aufgenommen. Die Trainerkamera 14 erzeugt ein Echtzeit-Trainerbild 18, das den agierenden Trainer 18 vor dem Hintergrund 16 zeigt. Das Echtzeit-Trainerbild 18 wird an eine Schulungsbildeinrichtung 20 geleitet. Insgesamt ist die Schulungsbildeinrichtung 20 dazu vorgesehen, eine zur Simulation der Schulungssituation geeignete Echtzeit-Darstellung zu erzeugen und diese dem Schützen 12 anzuzeigen.
• Die Schulungsbildeinrichtung 20 weist eine Szeneriequelle 22 auf, beispielsweise eine Festplatte oder CD-ROM oder DVD mit darauf gespeicherten Bilddaten. Die Szeneriequelle 22 liefert ein Szeneriebild 24 an eine Keying-Einrichtung 26. Die Keying-Einrichtung 26 ist aus der Fernseh-Tricktechnik an sich bekannt. Sie erzeugt gemäß dem Chroma-Key-Verfahren ein Schulungsbild 28, das die Bilddaten des Szeneriebildes 24 genau an denjenigen Stellen enthält, an denen das Echtzeit-Trainerbild 18 die Farbe des Hintergrundes 16 aufweist. An den restlichen Stellen enthält das Schulungsbild 28 die Bilddaten des Echtzeit-Trainerbildes 18. Im Ergebnis zeigt das Schulungsbild 28 daher den Trainer 10, wie er in der durch das Szeneriebild 24 dargestellten Schulungsszenerie agiert.
• In unterschiedlichen Ausgestaltungen des hier beschriebenen Ausführungsbeispiels ist die Trainerkamera 14 entweder starr montiert oder als Bestandteil eines virtuellen Studios verfahrbar und/oder schwenkbar. Die Keying-Einrichtung 26 ist im zweitgenannten Fall dazu eingerichtet, die virtuelle Darstellung des Szeneriebildes 24 an Kamerafahrten oder Kameraschwenks anzugleichen. Dazu können Markierungen im Hintergrund 16 vorgesehen sein. Die bei einem virtuellen Studio eingesetzten Techniken sind aus der Fernseh-Studiotechnik an sich bekannt.
• In einer einfacheren Ausführungsalternative wird keine Keying-Einrichtung 26 verwendet, sondern das Echtzeit-Trainerbild 18 dient unmittelbar auch als Schulungsbild 28. Der Hintergrund 16 braucht dann nicht unbedingt einfarbig zu sein, sondern er kann eine aufgemalte oder projizierte Szenerie darstellen, in der der Trainer 10 agiert.
• Als weitere Baugruppe der Schulungsbildeinrichtung 20 ist ein Schulungsbildprojektor 30 vorgesehen, der als leistungsfähiger Video-Beamer ausgestaltet ist. Der Schulungsbildprojektor 30 projiziert das Schulungsbild 28 auf eine Projektionsfläche 32. Die Projektionsfläche 32 ist in an sich bekannter Art durch eine Papierbahn oder mehrere Papierbahnen gebildet, die vor einem Geschoßfangbereich 34 angeordnet ist/sind. Wenn der Schütze 12 einen Schuß abgibt, durchschlägt das Geschoß die Projektionsfläche 32 und hinterläßt ein Loch an einer Einschußstelle 36. Eine beim Geschoßfangbereich 34 angeordnete Hintergrundbeleuchtung (in den Figuren nicht gezeigt) beleuchtet die dem Schützen 12 abgewandte Seite der Projektionsfläche 32 und scheint durch das Loch an der Einschußstelle 36. Die Einschußstelle 36 ist daher als heller Punkt in dem auf die Projektionsfläche 32 projizierten Schulungsbild 28 sichtbar.
• Eine Einschußerfassungskamera 38, die Bestandteil einer Rückmeldeeinrichtung 40 ist, nimmt die Projektionsfläche 32 mit dem darauf gezeigten Schulungsbild 28 und der sichtbaren Einschußstelle 36 auf. Das von der Einschußerfassungskamera 38 aufgenommene Erfassungskamerabild 42 wird einer Standbildeinrichtung 44 zugeführt. Die Standbildeinrichtung 44 erhält ferner als Eingabewert ein Ausgabesignal 46 einer Schußerkennungseinrichtung 48. Eine Anzeigeeinrichtung 50, die als üblicher Videomonitor oder in Ausführungsalternativen auch als Videoprojektor oder als durch einen Computer angesteuerter PC-Monitor ausgestaltet ist, ist mit der Standbildeinrichtung 44 verbunden. Das von der Standbildeinrichtung 44ausgegebene Standbild 52 wird dem Trainer 10 auf der Anzeigeeinrichtung 50 gezeigt.
• Insgesamt ist es Aufgabe der Rückmeldeeinrichtung 40, dem Trainer 10 eine sofortige Rückmeldung über den Schießerfolg des Schützen 12 zu geben. Im hier beschriebenen Ausführungsbeispiel dient dazu das Standbild 52. Das Standbild 52 entspricht im wesentlichen dem Erfassungskamerabild 42. Es wird jedoch nach der Abgabe eines Schusses durch den Schützen 12 einige Sekunden lang "eingefroren" und dem Trainer 10 als Standbild 52 auf der Anzeigeeinrichtung 50 gezeigt.
• Der gerade kurz zusammengefaßte Rückmeldevorgang in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird nun genauer beschrieben. Im Normalbetrieb der Rückmeldeeinrichtung 40 ist die Standbildeinrichtung 44 in einen Live-Modus geschaltet. Hier wird das Ausgabesignal der Einschußerfassungskamera 38 (Erfassungskamerabild 42) durch die Standbildeinrichtung 44 laufend und ohne Verzögerung an die Anzeigeeinrichtung 50 geleitet. Der Trainer 10 sieht daher auf der Anzeigeeinrichtung 50 die gleiche Videodarstellung wie der Schütze 12.
• Sobald der Schütze 12 einen Schuß abgibt, erkennt die Schußerkennungseinrichtung 48 das Knallgeräusch und setzt das Ausgabesignal 46 auf einen aktiven Pegel. Als Reaktion darauf friert die Standbildeinrichtung 44 die Darstellung auf der Anzeigeeinrichtung 50 ein. Dadurch wird dem Trainer 10 das zum Zeitpunkt der Schußabgabe aufgenommene Erfassungskamerabild 42 als Standbild 52 angezeigt. Auf diesem Bild ist die Einschußstelle 36 sichtbar, so daß der Trainer 10 alle erforderlichen Informationen zur Beurteilung des Schießerfolges vorliegen hat.
• Der Trainer 10 kann nun durch einen schnellen Blick auf das Standbild 52 beurteilen, ob der Schütze 12 getroffen hat und wie stark die Wirkung des Treffers auf den simulierten Angreifer wäre. Entsprechend seiner Einschätzung kann der Trainer 10 seine Ausbildung fortsetzen. Die Standbildeinrichtung 44 schaltet nach einer kurzen Zeitdauer (z. B. 2 Sekunden) wieder in den Live-Betrieb, so daß keine Unterbrechung des Schulungsvorgangs erfolgt. Alternativ kann auch der Trainer 10 durch ein kurzes Fernsteuersignal mit einem Handsender zwischen Live- und Standbild-Betrieb hin- und herschalten.
• Das gerade beschriebene Ausführungsbeispiel erfordert nur relativ geringen Aufwand, weil die Standbildeinrichtung 44 lediglich als einfacher Bildspeicher ausgestaltet zu sein braucht. Fig. 1 zeigt eine etwas abgewandelte Ausführungsform, bei der die Erkennbarkeit eines Treffers in zweierlei Hinsicht verbessert ist. Es wird erstens die Trefferstelle, die im Erfassungskamerabild 42 nur als heller Punkt (ursprüngliche Markierung 54) zu sehen ist, im Standbild 52 durch eine elektronisch eingefügte, deutliche Markierung 56 angezeigt, und zweitens erfolgt im Standbild 52 eine zusätzliche Trefferanzeige 58.
• Um die zusätzliche Markierung 56 im Standbild zu generieren, analysiert die Standbildeinrichtung 44 das Erfassungskamerabild 42, erkennt den die Einschußsteile 36 darstellenden hellen Punkt (ursprüngliche Markierung 54) und fügt die neue, deutlichere Markierung 56 in das Standbild 52 ein. Die neue Markierung 56 ist für den Trainer 10 auf den ersten Blick erkennbar, während der helle Punkt (ursprüngliche Markierung 54) im Erfassungskamerabild 42 in ungünstigen Fällen erst bei genauem Hinsehen (und damit einer kurzen Unterbrechung des Übungsablaufs) sichtbar wäre.
• In Ausführungsvarianten kann die automatische Analyse des Erfassungskamerabilds 42 erleichtert werden, indem das Empfindlichkeitsspektrum der Einschußerfassungskamera 38 speziell an die Hintergrundbeleuchtung der Projektionsfläche 32 angeglichen wird. Beispielsweise kann die Hintergrundbeleuchtung farbig sein (oder Infrarot- oder Ultraviolett-Licht ausstrahlen), und die Einschußerfassungskamera 38 registriert nur Licht der entsprechenden Wellenlänge. Ein ähnlicher Effekt läßt sich durch eine geeignete Amplitudenmodulation der Hintergrundbeleuchtung erreichen, wenn aus dem Erfassungskamerabild 42 nur Anteile mit dieser Modulation ausgewertet werden.
• Im Extremfall ist bei den gerade beschriebenen Ausführungsvarianten das Schulungsbild 28 im Erfassungskamerabild 42 nicht oder kaum mehr sichtbar. Die Bildanalyse zur Erkennung der Einschußstelle 36 ist dann sehr einfach und zuverlässig. Um dem Trainer 10 ein aussagekräftiges Standbild 52 anzuzeigen, wird bei diesen Ausgestaltungen der eigentliche Bildinhalt des Standbildes 52 nicht aus dem Erfassungskamerabild 42, sondern direkt aus dem Echtzeit-Trainerbild 18 oder dem Schulungsbild 28 übernommen. Eine Verbindung 60 zwischen der Keying-Einrichtung 26 und der Standbildeinrichtung 44 dient in diesem Fall zur Übermittlung der benötigten Daten. Das Standbild 52 kann z. B. identisch mit dem Schulungsbild 28 zum Zeitpunkt der Schußabgabe sein, wobei eine elektronisch erzeugte Markierung 56 basierend auf der Analyse des Erfassungskamerabildes 42 eingefügt worden ist.
• Auch in Ausgestaltungen, bei denen der die Einschußstelle 36 kennzeichnende helle Punkt 54 ohne weitere Bildanalyse im Standbild 52 angezeigt wird, kann eine Überlagerung des Erfassungskamerabildes 42 mit dem Echtzeit-Trainerbild 18 und/oder dem Schulungsbild 28 vorteilhaft sein, um die Deutlichkeit des Standbildes 52 zu erhöhen.
• Um bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 1 die Trefferanzeige 58 im Standbild 52 einzublenden, wird die bei der Bildanalyse des Erfassungskamerabildes 42 ermittelte Trefferposition nicht nur zur Erzeugung der Markierung 56 verwendet, sondern auch mit der Keying-Einrichtung 26 abgeglichen. Die dazu erforderlichen Daten werden über die Verbindung 60 übertragen, beispielsweise im Alpha-Kanal. Falls sich die Trefferposition im Hintergrundbereich des Echtzeit-Trainerbildes 18 (entsprechend dem gekeyten Bereich des Schulungsbildes 28 bzw. dem im Alpha- Kanal markierten Bereich) befindet, wird ein Fehlschuß angenommen. Andernfalls handelt es sich um einen Treffer, und die Trefferanzeige 58 wird im Standbild 52 aktiviert. Ein so erkannter Treffer braucht nicht unbedingt im Standbild 52 eingeblendet zu werden, sondern er kann dem Trainer 10 auch auf andere Weise, z. B. durch ein Licht- oder Tonsignal, angezeigt werden.
• Das in Fig. 2 gezeigte Ausführungsbeispiel weist die Komponenten von Fig. 1 und einige zusätzliche Baugruppen auf. Ferner geht aus Fig. 2 der räumliche Aufbau der Schulungsvorrichtung deutlicher hervor. Die Schulungsvorrichtung ist auf drei Räume aufgeteilt, nämlich einen Schießübungsraum ("Schießkino") 62, einen Trainerraum 64 und einen Kontrollraum 66.
• Der Schütze 12 befindet sich im Schießübungsraum 62, der ferner den Schulungsbildprojektor 30, die Einschußerfassungskamera 38 und die Projektionsfläche 32 mit dem daran anschließenden Geschoßfangbereich 34 enthält. Eine Schützenkamera 68 ist seitlich bei der Projektionsfläche 32 angeordnet und dient zur Erfassung der Reaktionen des Schützen 12. Der Schießübungsraum 62 weist ferner ein Mikrofon 70 auf, das Bestandteil der Schußerkennungseinrichtung 48 (Fig. 1) ist, und zwei Lautsprecher 72, 74.
• Die Ausbildungsanweisungen und sonstige Äußerungen des Trainers 10 sowie Raumgeräusche werden von einem im Trainerraum 64 angeordneten Mikrofon (in den Figuren nicht gezeigt) aufgenommen und über die Lautsprecher 72, 74 im Schießübungsraum 62 wiedergegeben. Der Schütze 12 erhält dadurch eine realitätsnahe, audiovisuelle Simulation des Ausbildungsszenarios. Entsprechend ist im Schießübungsraum 62 ein weiteres Mikrofon (in den Figuren nicht gezeigt) vorgesehen, um die dort entstehenden Geräusche an den Trainerraum 64 weiterzuleiten. Es ist ferner möglich, in das durch die Lautsprecher 72, 74 wiedergegebene Signal unterstützende Geräusche einzuspielen.
• Die Projektionsfläche 32 besteht im Ausführungsbeispiel von Fig. 2 aus mehreren Papierbahnen, die sich derart überlappen, daß sich an jeder Stelle mindestens zwei Bahnen zwischen dem Schützen 12 und der Hintergrundbeleuchtung befinden. Derartige Anordnungen sind an sich bekannt. Im Zusammenhang mit der hier beschriebenen Schulungsvorrichtung ist es wünschenswert, daß die Bahnen eine möglichst glatte Projektionsfläche 32 bilden, um eine hohe Darstellungsqualität des Erfassungskamerabildes 42 zu erzielen. Dies kann durch zusätzliche Führungswalzen für die Papierbahnen erreicht werden. In Ausführungsalternativen sind andere Projektionsverfahren (z. B. holografische Darstellungen) und/oder andere Projektionseinrichtungen vorgesehen.
• Bei manchen Ausführungsbeispielen der Erfindung ist ferner vorgesehen, den Vorschubmechanismus für die Papierbahnen der Projektionsfläche 32 mit der Schußerkennungseinrichtung 48 (Fig. 1) zu koppeln. Wenn die Schußerkennungseinrichtung 48 (Fig. 1) die Abgabe eines Schusses im Schießübungsraum 62 anzeigt, werden nach einer kurzen Verzögerung (die ausreicht, um eine korrekte Aufnahme des Standbildes 52 sicherzustellen) die Papierbahnen weiterbewegt, um das Loch bei der Einschußstelle 36 wieder zu verdecken. Wenn die je zwei hintereinander befindlichen Papierbahnen gegenläufig bewegt werden, reicht ein Vorschub um wenige Zentimeter schon aus, um den hellen Punkt 54 (Fig. 1) verschwinden zu lassen. Das System ist dann zur Erkennung und Auswertung des nächsten Schusses bereit.
• Im Trainerraum 64 befinden sich im Ausführungsbeispiel von Fig. 2 der Trainer 10 vor dem Hintergrund 16, die Trainerkamera 14 und die Anzeigeeinrichtung 50. Ein weiteres Anzeigegerät 76, das als Videomonitor oder als Videoprojektor ausgestaltet sein kann, zeigt dem Trainer 10 das von der Schützenkamera 68 aufgenommene Bild des Schützen 10 an. Zwei Lautsprecher 78, 80 stellen, wie bereits oben erwähnt, die akustische Verbindung vom Schießübungsraum 62 zum Trainerraum 64 her. Die Schützenkamera 68, das Anzeigegerät 76 sowie die Lautsprecher 78, 80 sind vorzugsweise auch in der Ausgestaltung nach Fig. 1 vorgesehen, weil es auf jeden Fall wünschenswert ist, daß der Trainer 10 den Schützen 12 von vorne sehen und ihn zumindest hören (und vorzugsweise auch mit ihm sprechen) kann.
• Die Trainerkamera 14 kann als feststehende Kamera ausgestaltet sein, oder sie kann Einrichtungen zum motorgetriebenen Schwenken und Zoomen aufweisen. Der Trainerraum 64 kann insbesondere als virtuelles Studio ausgestattet sein, wie dies oben schon in Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben wurde. Auch die Verwendung von Kulissen und/oder Requisiten ist möglich und wünschenswert, um die Vielfalt der Ausbildungssituationen zu erhöhen.
• Im Kontrollraum 66 sind ein erster und ein zweiter Bildverarbeitungscomputer 82, 84 untergebracht, welche die in Fig. 1 gezeigten Funktionseinheiten der Schulungsbildeinrichtung 20 und der Rückmeldeeinrichtung 40 implementieren. Jeder der Bildverarbeitungscomputer 82, 84 kann als üblicher persönlicher Computer (PC) oder als Arbeitsplatzrechner (Workstation), gegebenenfalls mit Zusatzhardware wie einer Videokarte, ausgestaltet sein. In Ausführungsalternativen werden als Bildverarbeitungscomputer 82, 84 handelsübliche und aus der TV-Technik bekannte Videomischer verwendet.
• Im Ausführungsbeispiel von Fig. 2 implementiert der erste Bildverarbeitungscomputer 82 die Keying-Einrichtung 26 (als Software, als Hardware-Baugruppe oder durch eine Mischform von Soft- und Hardware) und die Szeneriequelle 22. Der zweite Bildverarbeitungscomputer 84 weist die Standbildeinrichtung 44 (als Software, als Hardware-Baugruppe oder als Mischform von Soft- und Hardware) und einen Knallsensor 86 auf.
• Der Knallsensor 86 und das Mikrofon 70 im Schießübungsraum 62 bilden zusammen in die Schußerkennungseinrichtung 48 (Fig. 1). Die Schußerkennung erfolgt im hier gezeigten Ausführungsbeispiel akustisch durch eine Schwellwertüberwachung des vom Mikrofon 70 aufgenommenen Schallpegels. Ein hinreichend lautes Geräusch im Schießübungsraum 62 überschreitet den voreingestellten Schwellwert und hat zur Folge, daß ein aktives Ausgabesignal 46 (Fig. 1) erzeugt wird. Der Knallsensor 86 kann als Software-Modul oder als Hardware-Baugruppe im zweiten Bildverarbeitungscomputer 84 ausgestaltet sein. Alternativ kann der Knallsensor 86 auch mit dem Mikrofon 70 in eine kompakte Einheit integriert sein. Neben der reinen Schwellwertüberwachung können weitere Geräuschanalysevorgänge zur sicheren Schußgeräuscherkennung erfolgen, beispielsweise eine Bandpaß-Filterung oder eine Hüllkurven-Analyse.
• Die bisher beschriebenen Komponenten von Fig. 2 stellen bereits eine vollwertige Anlage zur Ausbildung des Schützen 12 durch den Trainer 10 dar. Im Ausführungsbeispiel von Fig. 2 sind zusätzlich noch drei Kontrollmonitore 88, 90, 92 vorgesehen, auf denen das von der Schützenkamera 68 aufgenommene Bild, das Schulungsbild 28 und das Standbild 52 einer Überwachungsperson 94 dargestellt werden. Die Überwachungsperson 94 kann dadurch den gesamten Ausbildungsablauf kontrollieren und erkennt möglicherweise Details, die dem Trainer 10 bei seiner Mehrfachbelastung als Schauspieler und Ausbilder entgehen. Die Überwachungsperson 94 kann sich wahlweise auf die Lautsprecher 78, 80 im Trainerraum 64 oder auf die Lautsprecher 72, 74 im Schießübungsraum 62 aufschalten und damit dem Trainer 10 oder dem Schützen 12 Anweisungen oder Hinweise geben.
• In weiteren Ausbaustufen der in Fig. 2 gezeigten Anlage werden wichtige Daten und Bilder als Dokumentation für eine spätere Besprechung der Ausbildungseinheit mit dem Schützen 10 aufgezeichnet. Schon die Speicherung des nach jedem Schuß erzeugten Standbildes 52 als Trefferbild, die nur sehr geringen Speicherplatz erfordert, ist sehr hilfreich. Wenn mehr Speicherplatz zur Verfügung steht, können das Erfassungskamerabild 42 und/oder das Schulungsbild 28 und/oder das von der Schützenkamera 68 aufgenommene Bild des Schützen 12, jeweils als laufender Videofilm, mitgeschnitten werden. In einer nochmals erweiterten Ausgestaltung werden zusätzlich medizinische Daten des Schützen 12, z. B. Puls- oder Atemfrequenz, aufgezeichnet. Bei der Nachbesprechung mit dem oder den Auszubildenden werden alle aufgenommenen Daten durch ein geeignetes Präsentationsprogramm übersichtlich wiedergegeben.
• Die hier beschriebenen beispielhaften Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Schulungsvorrichtung ermöglichen eine realitätsnahe Schießausbildung. Der Ausbildungsablauf kann bei jeder Trainingseinheit neu gestaltet werden, so daß kein Gewöhnungseffekt eintritt. Falls einzelne Schwächen des Schützen festgestellt werden, können diese sofort in speziell darauf ausgerichteten Schulungssituationen trainiert werden. Mehrere Ausbaustufen der Anlage sind vorgesehen, wobei eine Erweiterung auf eine umfassendere Ausbaustufe vorzugsweise auch nachträglich möglich ist. Erfindungsgemäße Schulungsvorrichtungen lassen sich vorzugsweise auch in bestehende Schießübungsanlagen ohne großen Aufwand integrieren. Es ist auch möglich, zwei gleich ausgestattete Systeme parallel zu betreiben, so daß zwei Schützen "gegeneinander antreten" können. Hierzu sind in der Regel zwei Schießkinos mit entsprechender Ausstattung und zwei Überwachungssysteme (z. B. PC-Systeme) zur Treffererkennung und zur Bearbeitung der Live-Bilder (z. B. durch ein Keying-Verfahren) erforderlich.

Claims (11)

1. Schulungsvorrichtung für die Schießausbildung eines Schützen (12) durch einen Trainer (10), mit:
einer Trainerkamera (14) zum Aufnehmen eines Echtzeit-Trainerbildes (18) des agierenden Trainers (10),
einer Schulungsbildeinrichtung (20) zum Darstellen eines zumindest auch auf dem Echtzeit-Trainerbild (18) basierenden Schulungsbildes (28) für den Schützen (12),
einer Rückmeldeeinrichtung (40) zum Rückmelden des Schießerfolgs des Schützen (12) an den Trainer (10),
dadurch gekennzeichnet, daß
die Schulungsbildeinrichtung (20) dazu eingerichtet ist, die Darstellung des zumindest auch auf dem Echtzeit-Trainerbild (18) basierenden Schulungsbildes (28) und somit den Trainingsablauf auch nach der Abgabe eines Schusses durch den Schützen (12) und der Rückmeldung des Schießerfolges an den Trainer (10) zumindest einige Zeit lang fortzusetzen.

2. Schulungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückmeldeeinrichtung (40) aufweist:
eine Standbildeinrichtung (44) zum Erzeugen eines Standbildes (52), wobei das Standbild (52) zumindest auch auf dem Echtzeit-Trainerbild (18) und /oder dem Schulungsbild (28) zum Zeitpunkt der Schußabgabe basiert und eine sichtbare Markierung (54, 56) der Einschußstelle (36) aufweist, und
eine Anzeigeeinrichtung (50) zum Anzeigen des von der Standbildeinrichtung (44) erzeugten Standbildes (52) für den Trainer (10).

3. Schulungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückmeldeeinrichtung (40) ferner aufweist:
eine Einschußerfassungskamera (38) zum Aufnehmen zumindest der Einschußstelle (36) eines vom Schützen (12) abgegebenen Schusses, und
eine Schußerkennungseinrichtung (48) zum Erkennen, daß der Schütze (12) einen Schuß abgegeben hat, und
daß die Standbildeinrichtung (44) auf ein Ausgabesignal (46) der Schußerkennungseinrichtung (48) anspricht.

4. Schulungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schulungsbildeinrichtung (20) einen Schulungsbildprojektor (30) zum Projizieren des Schulungsbildes (28) auf eine Projektionsfläche (32) aufweist, und daß die Einschußerfassungskamera (38) die Projektionsfläche (32) mit dem darauf projizierten Schulungsbild (28) sowie die in der Projektionsfläche (32) sichtbare Einschußstelle (36) aufnimmt.

5. Schulungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Standbildeinrichtung (44), wenn die Schußerkennungseinrichtung (48) eine Schußabgabe signalisiert, ein Standbild (52) des von der Einschußerfassungskamera (38) gelieferten Erfassungskamerabildes (42) mit der darin sichtbaren Einschußstelle (36) als Markierung (54, 56) erzeugt.

6. Schulungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Standbildeinrichtung (44) dazu eingerichtet ist, das Erfassungskamerabild (42) hinsichtlich der Einschußstelle (36) zu analysieren und das Standbild (52) basierend auf dem Echtzeit-Trainerbild (18) und/oder dem Schulungsbild (28) und/oder dem Erfassungskamerabild (42) mit einer elektronisch eingefügten Markierung (56) der Einschußstelle (36) zu generieren.

7. Schulungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schußerkennungseinrichtung (48) ein Mikrofon (70) und einen Knallsensor (86) zur akustischen Schußerkennung aufweist.

8. Schulungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Echtzeit-Trainerbild (18) dem Schützen (12) als Schulungsbild (28) dargestellt wird.

9. Schulungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schulungsbildeinrichtung (20) eine Keying-Einrichtung (26) aufweist, um das Schulungsbild (28) durch eine Verknüpfung des Echtzeit-Trainerbilds (18) mit einem Szeneriebild (24) zu erzeugen.

10. Schulungsvorrichtung nach den Ansprüchen 3 und 9, durch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zum Erzeugen einer Trefferanzeige (58) durch Auswertung der auf dem Erfassungskamerabild (42) gezeigten Einschußstelle (36) und Abgleich mit der Keying-Einrichtung (26) vorgesehen ist.

11. Schulungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückmeldung des Schießerfolgs des Schützen (12) an den Trainer (10) in Echtzeit oder Nahezu-Echtzeit erfolgt.