FI90591B - Menetelmä ammunnan harjoittelemiseksi ja ampumasuorituksen seuraamiseksi - Google Patents

Description

1 90591

Menetelmä ammunnan harjoittelemiseksi ja ampumasuorituk-sen seuraamiseksi Tämän keksinnön kohteena on menetelmä ammunnan har-5 joittelemiseksi ja ampumasuorituksen seuraamiseksi, jossa aseen tähtäyspiste tunnistehahmolla varustetulla maalitaululla ilmaistaan valoherkän detektorin avulla.

Ammuntaharjoittelussa on edullista, jos aseen täh-täyspistettä voidaan seurata ja tulokset rekisteröidä ilman 10 kovapanosammuntaa. Tällainen "kuivaharjoittelu" on sekä taloudellisesti järkevä että harjoittelun analyysin kannalta uutta tietoa antava, koska aseen tähtäyspistettä voidaan seurata jatkuvasti ja tehdä tarvittavat korjaukset ampujan asentoon jne. Tämäntyyppistä harjoittelua varten on kehi-15 tetty esim. laserlaitteita, jotka perustuvat aseeseen kiinnitettyyn lasersäde- tai pulssilähettimeen ja maalitaulussa olevaan detektoriin tai heijastimeen. Jälkimmäisessä tapauksessa on aseessa tai sen lähistöllä oltava myös vastaanotin, johon maalin yhteydessä olevasta heijastimesta 20 heijastuneet lasersäteet osuvat. Tällainen laite on esitetty hakijan aikaisemmassa suomalaisessa patenttihakemuksessa 900806.

Tunnettujen laitteiden haittana on aseeseen kiinnitettävä lähetin- tai vastaanotinlaite, joka tyypillisesti 25 sisältää optiikkaa, elektroniikkaa ja paristoja/akkuja tarpeellinen määrä. Jos lähettimenä käytetään laserlaitet-ta, sen korkea hinta ja pakollinen turvaluokitus nostaa kustannuksia. LEDiä käytettäessä epäkohtana on virrankulu-tus ja näin ollen suuri paino tarvittavien akkujen takia. 30 Keksinnön tarkoituksena on aikaansaada ammunnan harjoittelumenetelmä, jossa edellämainitut haitat on poistettu. Tämän aikaansaamiseksi keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista se, että menetelmässä käytetään valoherkkänä detektorina kameraa tai vastaavaa kuvauslai-35 tetta, jonka avulla muodostetaan maalitaulusta kuva, jonka 2 90591 sijainti detektorin optiseen akseliin nähden lasketaan maalitaulun tunnistehahmon avulla, ja että tämän sijaintitiedon perusteella ilmaistaan aseen tähtäyspiste maalitaululla.

5 Keksinnön mukaisen menetelmän erona tunnettuun tek niikkaan nähden on siis se, että keksinnön mukaisessa järjestelmässä ei käytetä lähetintä lainkaan, ei aseeseen kiinnitettynä eikä siitä erilleen sijoitettuna. Heijastimia, heijastavia tai erikoisrakenteisia maalitauluja tms. 10 apuvälineitä ei myöskään tarvita, vaan pelkkä aseeseen kiinnitetty detektori, jonka avulla seurataan kontrastiero-jen perusteella detektorin näkökentän liikettä esim. aivan tavallisen ampumamaalitaulun keskiympyrään nähden.

Aseeseen kiinnitetään keksinnön erään edullisen 15 sovellutusmuodon mukaisesti vain pieni ja kevyt CCD-kamera, joiden erotuskyky ja valovoimakkuus on nykyään aivan riittävä tämäntyyppiselle tehtävälle.

Keksinnön muille edullisille sovellutusmuodoille on tunnusomaista se, mitä jäljempänä olevissa patenttivaati-20 muksissa on esitetty.

Keksintöä selostetaan seuraavassa yksityiskohtaisemmin esimerkin avulla viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa kuvio 1 esittää ammunnan harjoittelutilannetta kek-25 sinnön mukaista menetelmää käytettäessä, kuvio 2 esittää kaaviomaisesti maalitaulusta muodostettua kuvaa keksinnön mukaisen detektorin kuvakentässä, kuvio 3 esittää keksinnön eräitä sovellutusmuotoja erilaisia maalitauluja käyttäen, 30 Kuvio 4 esittää keksinnön mukaisesti kuvatun täh- täyspisteen liikkeitä kameran detektorin kuvakentässä ja muistiin tallennetun referenssikuvan ko. maalitaulutyypis-tä.

Kuvion 1 mukaisessa tilanteessa ase 1 on suunnattu 35 maalitaulua 2 kohti. Detektori 3, joka tässä esimerkkita- 3 90591 pauksessa on CCD-kamera, havaitsee maalitaulun 2, jolloin taulun mustasta keskiöstä 7 muodostuu sen jyrkän kontras-tieron perusteella taulun valkoiseen perusväriin nähden kuva kameran kuvapinnalle (vrt. kuvio 2), jonka keskipis-5 teen koordinaatit kameran kuvapinnalla pystytään laskennallisesti helposti määrittämään. Toisaalta kamerassa on tunnettu optinen akseli A, johon taulun keskiön keskipiste tulee yhtyä, jotta aseen tähtäyspiste olisi keskellä taulua. Kun taulua 2 kuvataan kameralla 3 jatkuvasti, voidaan 10 koko ajan seurata taulun keskiön liikettä CCD-kameran kuvapinnalla suhteessa kameran optinen akseliin, ja sitä myöten reaaliajassa määrittää optinen akselin sijainti (suunta ja etäisyys) taulun keskipisteeseen nähden.

Kameran optinen akseli A voi kohdata aseen 1 täh-15 täyslinjaa vain yhdessä pisteessä, jolloin yllä mainittu napakympin tunnistaminen pitää tarkkaan ottaen paikkansa vain yhdellä ampumaetäisyydellä. Kuitenkin esim. CCD-kame-ralla muodostettu kuva on helposti manipuloitavissa elektronisesti, jolloin kameran 3 kuvakentässä voidaan tarpeen 20 vaatiessa käyttää sijainniltaan korjattua keskipistettä, jossa on huomioitu kunkin ampumaetäisyyden tapauksessa kameran optisen akselin ja aseen tähtäyslinjan osumapistei-den etäisyys toisistaan taululla 2.

Kuviossa 2 on kaaviomainen esitys keskiömerkin 7 25 kuvasta kameran kuvakentässä. Kuvakenttä muodostuu kennosta, jossa on suuri määrä kuva-alkioita 6, jotka muodostuvat esimerkiksi valoherkistä CCD-puolijohdekomponenteista. Kamerassa taulun kuva muodostuu tunnetulla tavalla kuva-alkioiden vastaanottaman valomäärän ja sen johdosta gene-30 roiman jännitteen perusteella. CCD-tekniikkaan perustuvalla kameralla kunkin kuva-alkion generoima jännite luetaan erikseen ja digitalisoidaan siten, että jos kamera on esim. 4-bittinen, voi kameran kuva-alkioiden 6 generoimalla signaalilla olla 24· eli 16 eri arvoa. Kun käydään ohjelmalli-35 sesti läpi kameran eri alkioita, on helppoa määrittää kuvi- 4 90591 on 2 mukaisen, taustastaan selvästi erottuvan taulun kes-kiöosan karkeareunainen kuva 7' kuvakentässä, jonka liikettä voidaan seurata. Tällaisen kuvan keskipisteen sijainti-koordinaatit kameran optiseen akseliin nähden voidaan mää-5 rittää esim. hakijan aikaisemmassa suomalaisessa patenttihakemuksessa 900806 esitetyllä tavalla laskemalla kohteen poikkeamakulmat optiseen akseliin nähden ja tunnetun ampumaetäisyyden avulla. Tarvittaessa maalitaulua voidaan valaista riittävän kontrastieron ylläpitämiseksi esim. ilta-10 hämärässä. Taulun kuvassa oleva pieni musta täplä 8' ja sen kulma a' vaakatasoon nähden liittyy keksinnön erääseen sovellutusmuotoon, joka selitetään jäljempänä.

Viitaten edelleen kuvioon 1, suoritetaan kameran muodostaman kuvasignaalin prosessointi tietokoneella 4 15 käyttäen esim. hahmontunnistusta siten, että CCD-kameran kuva-alkioiden arvot analysoidaan ja määritetään kameran kuvakenttään muodostuneen maalitaulun keskiömerkin kuvan keskipiste. Hahmontunnistusta voidaan suorittaa esim. seu-raavassa neljässä vaiheessa: 20 - luetaan kameralta saatava informaatio tietokoneen muistiin; - tehdään tarvittaessa kuvan esikäsittely, poistamalla esim. kohinaa; - tehdään kuvan kynnystys eli jako mustaan ja val- 25 koiseen alueeseen (alueisiin); - määritetään tarvittavat piirteet kohteesta, kuten sen sijainti, koko ja suunta.

Aseen 1 laukaisutunnistimella 9 (esim. akustinen anturi) annetaan tietokoneelle tieto laukauksen ajankohdas-30 ta. Ampumasuorituksen ja analyysien tulokset voidaan sitten tulostaa esim. kirjoittimen 5 avulla, ja taulun keskiöosan liikkuminen kameran kuvakentässä voidaan esittää esim. yleisölle erillisellä monitorilla (ei piirretty) reaaliajassa. Lisäksi on tärkeää huomata, että nykytekniikalla on 35 täysin mahdollista kuviosta 1 poiketen sisällyttää tietoko- 5 90591 ne aseeseen 1 tai kameraan 3 esim. siten, että ammunnan harjoittelussa aseeseen liitettyjä johtoja ei tarvita. Aseeseen liitetyn tietokoneen muistiin tallennetut tiedot voidaan sitten jälkeenpäin purkaa tietokoneeseen jatkotoi-* 5 menpiteitä varten, tai suoraan tulostaa kirjoittimella.

Kuvioon 3 viitaten esitetään seuraavassa keksinnön mukaisen menetelmän vaihtoehtoisia sovellutusmuotoja. Kameran kuva-alkioiden muodostaman CCD-kennon 10 edessä on normaalisti linssi 11, joka optiikkansa kuvaussuhteen mu-10 kaisesti kuvaa lähdekuvan kennon pinnalle kuvaussuhteen mukaisessa koossa. Taulun keskiömerkin 7 halkaisijan tai muiden mittasuhteiden ollessa tiedossa, linssin aikaansaama koon muutos voidaan helposti kompensoida tähtäyspisteen laskennassa.

15 Keskiömerkki 7 voi olla muu kuin ympyrä, kuten kuvi on 3 mukaisessa taulussa 12, jossa on rynnäkkökivääritauluissa käytettävä pää-hartia-kuvio 14. Maalitaulua 12 tai 13 voidaan esim. pimeässä valaistaa valaisimella 15 taulun kontrastierojen korostamiseksi.

20 Keksinnön mukaisella menetelmällä on mahdollista havaita tilanne, jossa ampumaetäisyys poikkeaa oletetusta. Tämä tehdään tarkkailemalla taulun keskiökuvan kokoa (vrt. kuvio 2) ja vertailemalla koko esim. tietokoneen muistiin tallennettuun, oletettua ampumaetäisyyttä vastaavaan refe-25 renssikokoon (vrt. kuvio 4). Mikäli kameran kuvaama keskiömerkki on suurempi kuin ennalta määrätty referenssi, on ampuja liian lähellä taulua, ja päinvastoin. Väärän ampumaetäisyyden tapauksia varten tietokoneeseen voidaan ohjelmoida hälytys- ja esim. suorituksen hylkäystoiminnot. Eri-30 laisia tauluja ja standardietäisyyksiä varten on oltava « eri keskiöiden referenssiarvoja, tallennettuina esim. taulukkoon, josta voidaan valita sopiva tilanteen mukaan.

Keksinnön mukaisella menetelmällä voidaan myös havaita aseen piipun kallistuma piipun suunnassa. Tällöin 35 taulun keskiömerkki ei voi olla ympyräsymmetrinen, vaan 6 90591 tarvitaan kuvion 3 mukaista taulua 13, jossa on keskiön 7 lisäksi ylimääräinen vertailumerkki 8, tai esim. taulun 12 mukaista ei-ympyräsymmetristä keskiötä 14. Kiertymän havainnointi perustuu esim. vertailumerkin 8 ja keskiön 7 5 välisen kulman a muuttumiseen tai kuvion 12 tapaisen keskiön 14 kallistumiskulmaan verrattaessa tunnettu kulma a taulussa (syötetty tietokoneeseen oletusarvoiksi) kameralla havaittuun kulmaan (kuvio 2, kulma a').

Kuviossa 4 esitetään kuvasarjan a-d avulla keksinnön 10 mukaisesti kuvatun, kuvion 3 mukaisen taulun 13 liikkeitä kameran detektorin kuvakentässä tähtäyspisteeseen nähden. Havaitaan, että täysosuma saavutettaisiin kuvassa c, muiden kuvien a,b ja d ollessa enemmän tai vähemmän epäsymmetrisesti sijoitettuna kuvakentässä, ja siten aseen tähtäyspis-15 teen vieressä. Lisäksi kuviossa 4 on esitetty itse detektorin tai kuvion 1 mukaisen tietokoneen 4 muistiin tallennettu referenssikuva R ko. maalitaulutyypistä, johon kuvissa a. .d olevien taulujen kokoa ja muotoa voidaan verrata ampumaetäisyyden ja/tai aseen kallistuman mittaamiseksi edellä 20 kuvatuin tavoin.

Alan ammattimiehelle on selvää, että keksinnön eri sovellutusmuodot eivät rajoitu yllä esitettyihin esimerkkeihin, vaan että ne voivat vaihdella jäljempänä olevien patenttivaatimusten puitteissa.

Claims (6)

7 90591

1. Menetelmä ammunnan harjoittelemiseksi ja ampu-masuorituksen seuraamiseksi, jossa aseen (1) tähtäyspiste 5 tunnistehahmolla varustetulla maalitaululla (2;12;13) ilmaistaan valoherkän detektorin avulla, tunnettu siitä, että menetelmässä käytetään valoherkkänä detektorina kameraa tai vastaavaa kuvauslaitetta (3), jonka avulla muodostetaan maalitaulusta (2;12;13) kuva, jonka sijainti 10 detektorin (3) optiseen akseliin (A) nähden lasketaan maalitaulun tunnistehahmon (7;14) avulla, ja että tämän sijaintitiedon perusteella ilmaistaan aseen tähtäyspiste maalitaululla.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, t u n- 15. e t t u siitä, että kuvauslaitteena käytetään aseeseen (1) kiinnitettyä CCD- kameraa (3).

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että valoherkällä detektorilla (3) havaitaan maalitaulun (2;12;13) tunnistehahmo (7;14) sen 20 jyrkän kontrastieron perusteella taulun perusväriin nähden, jolloin detektorin kuva-alkioiden (6) generoimien signaalien erojen perusteella määritetään tunnistehahmon (7;14) keskipisteen koordinaatit detektorin kuvassa laskennallisesti .

4. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen menetel mä, tunnettu siitä, että maalitaulun (2;12;13) tunnistehahmon (7;14) kokoa detektorin (3) kuvakentässä verrataan ko. taulun ennalta tallennettuihin vertailuarvoihin (R) ampumaetäisyyden määrittämiseksi.

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen mene telmä, tunnettu siitä, että aseen piipun kallistumaa mitataan vertailemalla tunnistehahmon (14) kulmaa tai useamman erillisen tunnistehahmon (7,8) välistä kulmaa todellisuudessa ja kuvauslaitteen kuvakentässä (a vast. 35 a'), jonka havaitun eron perusteella aseen (1) piipun kai- 8 90591 listuma määritetään.

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että maalitaulua (2;12;13) valaistaan valaisimella (15) taulun kontrastierojen koros-5 tamiseksi. 9 90591