DE19537389A1

DE19537389A1 - Background projection in real-image marksmanship training installation

Info

Publication number: DE19537389A1
Application number: DE1995137389
Authority: DE
Inventors: Ernst Dipl Phys Stechemesser
Original assignee: BKE BILDTECHNIK INH ERNST STEC
Current assignee: BKE BILDTECHNIK INH ERNST STEC
Priority date: 1995-10-07
Filing date: 1995-10-07
Publication date: 1997-04-10

Abstract

The method employs a video projector (1) directed through a semitransparent mirror (2) at a highly reflecting surface (3). The projected image is recorded by a video camera (4) set up on the optical axis (5) of the system. The image of an "interferer" (6) is displayed together with the background in a composite image on the target surface, which can be aimed-at with an actual weapon or a laser-simulated one. Hits are evaluated and practice is conducted in the conventional manner.

Description

Es sind Realbild-Schießtrainingseinrichtungen bekannt, bei denen das Bild einer in einem Nebenraum live dargestellten Übungssituation in den Schießraum übertragen und dort mittels eines Videoprojektors großflächig auf einer Schießbildwand darge stellt wird. Die Rolle des Störers übernimmt bei derartigen Realbildanlagen in der Re gel der Ausbilder, der im Nebenraum vor einer Videokamera agiert, während er gleichzeitig die Reaktion des Schützen im Schießraum über einen Monitor beobach ten kann. Bei den bekannten Anlagen werden Umgebung und Hintergrund der im Nebenraum agierenden Person, in der Regel des Störers, durch Kulissen und Deko rationen dargestellt. Das im Schießraum empfangene Situationsbild wirkt daher in der Regel improvisiert und wenig realistisch. Die starre Dekoration ermöglicht darüber hinaus keinen schnellen und beliebigen Wechsel der Umgebungsdarstellung. Die Ak zeptanz und Effektivität derartiger Schießtrainingseinrichtungen wird jedoch zu einem wesentlichen Teil auch durch eine realitätsnahe und überzeugende Situationsdarstel lung bestimmt.Real-picture shooting training facilities are known in which the image of a in an exercise room shown live in the shooting range and there darge large area on a shooting screen using a video projector is posed. The role of the jammer takes over in such real image systems in the Re gel the instructor, who acts in front of a video camera while he is at the same time observe the reaction of the shooter in the shooting range on a monitor can. In the known systems, the environment and background of the in Side acting person, usually the disturber, through scenery and decoration rations shown. The situation picture received in the shooting range therefore acts in the Usually improvised and unrealistic. The rigid decoration makes it possible in addition, no quick and arbitrary change of the environment display. The Ak However, the acceptance and effectiveness of such shooting training facilities becomes one essential part also through a realistic and convincing situation representation lung determined.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind daher ein Verfahren sowie die techni schen Einrichtungen zur realitätsnahen Darstellung von Umgebungs- und Hinter grundsituationen in den Aufnahmeräumen für Realbild-Schießtrainingsanlagen. Das erfindungsgemäße Verfahren und die zu seiner Realisierung eingesetzten techni schen Mittel sollen es ermöglichen, unter Benutzung von Dia- und Video- Projektionseinrichtungen statische und bewegte Umgebungs- sowie Hintergrunddar stellungen durchzuführen. The present invention therefore relates to a method and the techni facilities for realistic representation of environment and background basic situations in the recording rooms for real image shooting training systems. The The inventive method and the techni used to implement it means should enable the use of slide and video Projection devices represent static and moving surroundings and background positions.

Eine Projektionseinrichtung zur Umgebungs- und Hintergrunddarstellung ist in Fig. 1 an einem Beispiel dargestellt. Ein Videoprojektor 1 projiziert über einen teildurchlässi gen Spiegel 2 eine Hintergrunddarstellung auf eine hochreflektierende und gerichtet zurückstrahlende Projektionsfläche 3. Mittels einer Videokamera 4, die auf die opti sche Achse 5 des erfindungsgemäßen Umgebungs- und Hintergrunddarstellungssy stems ausgerichtet ist, wird die in der Projektionsflächenebene 3 dargestellte Abbil dung aufgenommen. Das Kamerabild wird auf der Zielwand-Projektionsfläche im in der Regel benachbarten Schießraum per Videoprojektion dargestellt.A projection device for environmental and background representation is shown in FIG. 1 using an example. A video projector 1 projects a background image onto a highly reflective and directionally reflecting projection surface 3 via a partially transparent mirror 2 . By means of a video camera 4 , which is aligned with the optical axis 5 of the ambient and background display system according to the invention, the image shown in the projection plane 3 is recorded. The camera image is displayed on the target wall projection area in the usually adjacent shooting area by video projection.

Agiert nun vor der hoch reflektierenden Projektionsfläche 3 im Situationsdarstellungs raum ein "Störer" 6, so wird dieser von Kamera 4 gemeinsam mit der projizierten Um gebungs- und Hintergrunddarstellung aufgenommen und das Gesamtbild von real agierendem Störer 6 und Umgebungs- sowie Hintergrunddarstellung in den Schieß raum übertragen und dort mittels einer Videoprojektion auf der Zielbildfläche darge stellt. Die dort sichtbare Zieldarstellung kann vom auszubildenden Schützen mit einer echten Waffe oder einer Laserwaffe beschossen werden. Die Trefferauswertung so wie der Übungsablauf erfolgen dann in der nach dem Stand der Technik bekannten Weise, wobei eine Kombination der erfindungsgemäßen Umgebungs- und Hinter grundprojektionseinrichtung mit bekannten Trefferdarstellungsbildwandanlagen sowie elektronischen Treffererkennungssystemen und interaktiven Übungseinrichtungen möglich ist. If an "interferer" 6 now acts in front of the highly reflective projection surface 3 in the situation display room, this is recorded by camera 4 together with the projected ambient and background representation and the overall picture of real-acting interferer 6 and ambient and background representation in the shooting range transmitted and represents there by means of a video projection on the target image area. The target representation visible there can be fired at with a real weapon or a laser weapon. The hit evaluation and the exercise sequence then take place in the manner known from the prior art, it being possible to combine the surrounding and background projection device according to the invention with known hit display screen systems and electronic hit detection systems and interactive exercise devices.

Bei der erfindungsgemäßen Realbild-Zieldarstellungseinrichtung mit Projektionsdar stellung des Umgebungs- und Hintergrundbildes wird die Darstellung der vor der hochreflektierenden Projektionsfläche 3 agierenden Person 6 ähnlich wie bei den bekannten Colour-Key-Bilddarstellungsverfahren in das Umgebungs- bzw. Hinter grundbild eingeblendet bzw. "eingestanzt". Dies wird dadurch möglich, daß der Vi deoprojektor 4 auf eine in Relation zur Beleuchtungslichtstärke der vor der Bildwand agierenden Person 6 geringere Bildhelligkeit eingestellt ist. Die Oberfläche der agie renden Person 6 emittiert infolge ihres geringen Reflexionsvermögens nur einen so kleinen Anteil der ohnehin geringen Lichtleistung von Videoprojektor 1, daß die auf den Körperbereich der Person 6 auftreffenden Projektionsstrahlen für die Aufnahme kamera 1 nicht sichtbar sind. In den von der Person 6 nicht abgedeckten Bildwandbe reichen wird dagegen die schwache Strahlung von Projektor 1 durch das hohe Reflexionsvermögen und die starke Richtwirkung von Projektionsfläche 3 so verstärkt, daß Kamera 1 in diesen Bereichen eine helle und kontrastreiche Umgebungs- bzw. Hintergrunddarstellung aufnimmt.In the inventive visual image target display device with Projektionsdar of ambient and background image position displaying the operating front of the highly reflective screen 3 person 6 is similar to the known color-key image display method in the ambient or background displayed whole image or "punched" . This is made possible by the fact that the video projector 4 is set to a lower image brightness in relation to the illuminance of the person 6 acting in front of the screen. The surface of the agie-generating person 6 emits due to their low reflectivity only such a small proportion of the already low light output from video projector 1 that the incident on the body area of the person 6 projection rays for the camera 1 are not visible. In the not covered by the person 6 Bildwandbe, on the other hand, the weak radiation from projector 1 is amplified by the high reflectivity and the strong directivity of projection surface 3 so that camera 1 records a bright and high-contrast environment or background representation in these areas.

Kamera 1, wie in Fig. 2 dargestellt, sendet somit das Bild des Störers 6 mit der zuge hörigen durch Projektion erzielten Umgebungs- und Hintergrunddarstellung zum Pro jektor des in der Regel benachbarten Schießraums 7. Die erfindungsgemäße Anlage erzielt damit ein ähnliches Ergebnis, wie es mit einer elektronischen Bildmischung nach dem Colour-Key-Verfahren möglich ist.Camera 1 , as shown in FIG. 2, thus sends the image of the interferer 6 with the associated environmental and background representation achieved by projection to the projector of the usually adjacent shooting range 7 . The system according to the invention thus achieves a result similar to that which is possible with electronic image mixing using the color key process.

Bei den erfindungsgemäßen Anlagen kann Videoprojektor 1 auch durch einen Diapro jektor oder eine andere Projektionseinrichtung ersetzt werden.In the systems according to the invention, video projector 1 can also be replaced by a slide projector or another projection device.

In Fig. 3 ist eine Variation der erfindungsgemäßen Grundausführung dargestellt, bei der zusätzlich zum Videoprojektor 1 in der gleichen Anlage ein Diaprojektor 8 vorge sehen ist. Spiegel 2 kann bei dieser Ausführung geschwenkt werden, um wahlweise den Videoprojektor 1 oder den Diaprojektor 8 für die Umgebungs- und Hinter grunddarstellung auf dem hoch reflektierenden Bildschirm 3 zu nutzen. In Fig. 3 a variation of the basic design according to the invention is shown, in which a slide projector 8 is seen in addition to the video projector 1 in the same system. In this embodiment, mirror 2 can be pivoted in order to use either video projector 1 or slide projector 8 for the ambient and background display on highly reflective screen 3 .

Fig. 4 zeigt eine weitere Variante des erfindungsgemäßen Grundgedankens. Bei dieser Ausführung werden die Strahlengänge einer Videoprojektionseinrichtung 1 sowie einer zusätzlichen Diaprojektionseinrichtung 8 über jeweils separate Lichtteiler spiegel 2 und 9 in die optische Achse 5 des Gesamtsystems eingespiegelt. Bei dieser Variante ist zur Auswahl des gewünschten Hintergrundprojektors keine Spiegel schwenkung erforderlich. Der jeweils gewünschte Projektor oder beide gleichzeitig werden durch Ein- und Ausschalten eingeblendet bzw. wieder ausgeblendet. Auch die gleichzeitige Nutzung beider Projektionssysteme ist möglich. Fig. 4 shows another variant of the basic idea of the invention. In this embodiment, the beam paths of a video projection device 1 and an additional slide projection device 8 are mirrored into the optical axis 5 of the overall system via separate light dividers 2 and 9 . With this variant, no mirror tilt is required to select the desired background projector. The desired projector or both at the same time are shown or hidden again by switching on and off. It is also possible to use both projection systems at the same time.

Bei allen beschriebenen Ausführungsvarianten des erfindungsgemäßen Grundge dankens können die Positionen der benutzten Video- bzw. Diaprojektionsgeräte un tereinander und mit der Position der Aufnahmekamera 4 ausgetauscht werden.In all the described variants of the Grundge according to the invention, the positions of the video or slide projection devices used can be exchanged with one another and with the position of the recording camera 4 .

Eine weitere Variante des erfindungsgemäßen Systems kann darin bestehen, die Umlenkung der Projektions- und Aufnahmestrahlen nicht in horizontaler sondern in vertikaler Richtung oder in Kombinationen der genannten Umlenkrichtungen vorzu nehmen.Another variant of the system according to the invention can consist in the Redirection of the projection and recording rays not in horizontal but in vertical direction or in combinations of the above-mentioned deflection directions to take.

Beim Einsatz in Schießtrainingsanlagen besteht der Vorteil der erfindungsgemäßen Umgebungs- und Hintergrunddarstellungseinrichtung gegenüber einem elektroni schen Colour-Key-Verfahren darin, daß anstelle einer komplizierten elektronischen Anlage eine robuste und einfache optische Einrichtung zum Einsatz kommt. Im Ver gleich zu einer entsprechenden elektronischen Einrichtung kann die erfindungsgemä ße Anlage auch mit geringerem Kostenaufwand hergestellt und unterhalten werden.When used in shooting training systems, there is the advantage of the invention Ambient and background display device compared to an electronic cal color key method in that instead of a complicated electronic System a robust and simple optical device is used. In Ver the inventive device can be used for a corresponding electronic device This system can also be manufactured and maintained at a lower cost.

Weitere Vorteile der erfindungsgemäßen Anlage gegenüber dem bekannten elektro nischen Colour-Key-Verfahren bestehen darin, daß die agierende Person keinerlei Beschränkungen hinsichtlich der Farbgebung von Bekleidungsteilen unterworfen ist. Further advantages of the system according to the invention over the known electro African color key processes consist in the fact that the acting person does not have any Restrictions on the color of clothing are subject.

Die Qualität und Präzision der Personeneinblendung in die Umgebungs- und Hinter grunddarstellung ist beim erfindungsgemäßen Verfahren nicht abhängig von den Ausleuchtungsverhältnissen für die vor der Bildwand agierenden Person. Das erfin dungsgemäße Verfahren vermeidet weiterhin sichtbare Farbeinstreuungen in den Randzonen der eingestanzten Personen oder Figuren, wie sie vom Colour-Key- Verfahren her nachteilig bekannt sind.The quality and precision of the fade-in of people in the surroundings and behind basic representation is not dependent on the method according to the invention Illumination conditions for the person acting in front of the screen. That invented The method according to the invention also avoids visible color scattering in the Edge zones of the stamped-in people or figures, such as those from the color key Processes are known disadvantageously.

Die erfindungsgemäßen Umgebungs- und Hintergrunddarstellungssysteme für Real bild-Schießtrainingsanlagen bieten eine kostengünstige und zuverlässige Lösung für eine variationsreiche und realitätsnahe Schießtrainings-Situationsdarstellung.The environment and background display systems for real according to the invention bild shooting training systems offer a cost-effective and reliable solution for a varied and realistic presentation of the shooting training situation.

Claims

1. Method and technical facilities for the realistic representation of environmental and background situations in the recording rooms for real image shooting training systems, characterized in that
that a video projector ( 1 ) projects a background representation onto a highly reflective and directionally retroreflective projection surface ( 3 ) via a partially transparent mirror ( 2 ),
that the image shown in the plane of the projection surface ( 3 ) is recorded by means of a video camera ( 4 ) which is aligned with the optical axis ( 5 ) of the ambient and background display system,
that the camera image is displayed on the target wall projection surface in the shooting range by video projection.

2. Processes and technical facilities for realistic representation of Um and background situations in the recording rooms for real image Shooting training facilities according to claim 1, characterized in that a for image reproduction in the shooting range Slide projector or other suitable projection device is used.

3. Method and technical facilities for the realistic representation of environmental and background situations in the recording rooms for real-picture shooting training systems according to claims 1 and 2, characterized particularly marked,
that in addition to the video projector ( 1 ) and in combination with this, a slide projector ( 8 ) is installed for image reproduction in the shooting range,
that mirror ( 2 ) is pivotally mounted in front of the projection systems in order to use either the video projector ( 1 ) or the slide projector ( 8 ) for the ambient and background display on the highly reflective screen ( 3 ).

4. The method and technical facilities for realistic representation of order and background situations in the recording rooms for real-picture shooting training systems according to claims 1 to 3, characterized in that the beam paths of a video projection device ( 1 ) and an additional slide projection device ( 8 ) each separate light splitter mirrors ( 2 ) and ( 9 ) are reflected in the optical axis ( 5 ) of the overall system.

5. Procedures and technical facilities for the realistic representation of order and background situations in the recording rooms for real image Shooting training facilities according to claims 1 to 4, characterized in particular net, that the deflection of the projection and recording rays is not horizontal but in the vertical direction or in combination of the mentioned deflection conditions.