FI90591C - Menetelmä ammunnan harjoittelemiseksi ja ampumasuorituksen seuraamiseksi - Google Patents

Description

1 90591

Menetelma ammunnan harjoittelemiseksi ja ampumasuorituk-sen seuraamiseksi

Taman keksinnOn kohteena on menetelma ammunnan har-5 joittelemiseksi ja ampumasuorituksen seuraamiseksi, jossa aseen tahtayspiste tunnistehahmolla varustetulla maali-taululla ilmaistaan valoherkan detektorin avulla.

Ammuntaharjoittelussa on edullista, jos aseen tah-tayspistetta voidaan seurata ja tulokset rekisterOida ilman 10 kovapanosammuntaa. Tailainen "kuivaharjoittelu" on seka taloudellisesti jarkeva etta harjoittelun analyysin kannal-ta uutta tietoa antava, koska aseen tahtayspistetta voidaan seurata jatkuvasti ja tehda tarvittavat korjaukset ampujan asentoon jne. Tamantyyppista harjoittelua vårten on kehi-15 tetty esim. laserlaitteita, jotka perustuvat aseeseen kiin-nitettyyn lasersade- tai pulssiiahettimeen ja maalitaulussa olevaan detektoriin tai heijastimeen. jaikimmaisessa ta-pauksessa on aseessa tai sen lahistttlia oltava myiis vas-taanotin, johon maalin yhteydessa olevasta heijastimesta 20 heijastuneet lasersateet osuvat. Tailainen laite on esitet- ty hakijan aikaisemmassa suomalaisessa patenttihakemuksessa 900806.

Tunnettujen laitteiden haittana on aseeseen kiinni-tettava lahetin- tai vastaanotinlaite, joka tyypillisesti 25 sisaitaa optiikkaa, elektroniikkaa ja paristoja/akkuja tarpeellinen maara. Jos lahettimena kaytetaan laserlaitet-ta, sen korkea hinta ja pakollinen turvaluokitus nostaa kustannuksia. LEDia kaytettaessa epakohtana on virrankulu-tus ja nain olien suuri paino tarvittavien akkujen takia. 30 KeksinniJn tarkoituksena on aikaansaada ammunnan harjoittelumenetelma, jossa edeliamainitut haitat on pois-tettu. Taman aikaansaamiseksi keksinnOn mukaiselle menetel-malle on tunnusomaista se, etta menetelmassa kaytetaan valoherkkana detektorina kameraa tai vastaavaa kuvauslai-35 tetta, jonka avulla muodostetaan maalitaulusta kuva, jonka 2 90591 sijainti detektorin optiseen akseliin nahden lasketaan maa-litaulun tunnistehahmon avulla, ja etta taman sijainti-tiedon perusteella ilmaistaan aseen tahtayspiste maalitau-lulla.

5 KeksinnOn mukaisen menetelman erona tunnettuun tek- niikkaan nahden on siis se, etta keksinnOn mukaisessa jar-jestelmassa ei kayteta lahetinta lainkaan, ei aseeseen kiinnitettyna eika siita erilleen sijoitettuna. Heijasti-mia, heijastavia tai erikoisrakenteisia maalitauluja tms. 10 apuvaiineita el myOskaan tarvita, vaan pelkka aseeseen kiinnitetty detektor!, jonka avulla seurataan kontrastiero-jen perusteella detektorin nakOkentan liiketta eslm. aivan tavallisen ampumamaalitaulun keskiympyraan nahden.

Aseeseen kiinnitetaan keksinnOn eraan edullisen 15 sovellutusmuodon mukaisesti vain pieni ja kevyt CCD-kamera, joiden erotuskyky ja valovoimakkuus on nykyaan aivan riit-tava tamantyyppiselle tehtavaile.

Keksinnttn muille edullisille sovellutusmuodoille on tunnusomaista se, mita jaijempana olevissa patenttivaati-20 muksissa on esitetty.

Keksintoa selostetaan seuraavassa yksityiskohtaisem-min esimerkin avulla viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa kuvio 1 esittaa anununnan harjoittelutilannetta kek-25 sinnOn mukaista menetelmaa kaytettaessa, kuvio 2 esittaa kaaviomaisesti maalitaulusta muodos-tettua kuvaa keksinnOn mukaisen detektorin kuvakentassa, kuvio 3 esittaa keksinnOn eraita sovellutusmuotoja erilaisia maalitauluja kayttaen, 30 Kuvio 4 esittaa keksinnOn mukaisesti kuvatun tah- tayspisteen liikkeita kameran detektorin kuvakentassa ja muistiin tallennetun referenssikuvan ko. maalitaulutyypis-ta.

Kuvion 1 mukaisessa tilanteessa ase 1 on suunnattu 35 maalitaulua 2 kohti. Detektori 3, joka tassa esimerkkita- 3 90591 pauksessa on CCD-kamera, havaitsee maalitaulun 2, jolloin taulun mustasta keskiOsta 7 muodostuu sen jyrkan kontras-tieron perusteella taulun valkoiseen perusvSriln nahden kuva kameran kuvapinnalle (vrt. kuvio 2), jonka keskipis-5 teen koordinaatit kameran kuvapinnalla pystytaan laskennal-lisesti helposti maarittamaan. Toisaalta kamerassa on tun-nettu optinen aksell A, johon taulun keskiOn kesklpiste tulee yhtya, jotta aseen tahtayspiste olisl keskelia tau-lua. Kun taulua 2 kuvataan kameralla 3 jatkuvasti, voidaan 10 koko ajan seurata taulun keskiOn liiketta CCD-kameran kuvapinnalla suhteessa kameran optinen akseliin, ja sita myOten reaallajassa maarittaa optinen akselin sijainti (suunta ja etaisyys) taulun keskipisteeseen nahden.

Kameran optinen akseli A voi kohdata aseen 1 tah-15 tayslinjaa vain yhdessa pisteessa, jolloin ylia mainittu napakympin tunnistaminen pitaa tarkkaan ottaen paikkansa vain yhdelia ampumaetaisyydelia. Kuitenkin esim. CCD-kame-ralla muodostettu kuva on helposti manipuloitavissa elekt-ronisesti, jolloin kameran 3 kuvakentassa voidaan tarpeen 20 vaatiessa kayttaa sijainniltaan korjattua keskipistetta, jossa on huomioitu kunkin ampumaetaisyyden tapauksessa kameran optisen akselin ja aseen tahtayslinjan osumapistei-den etaisyys toisistaan taululla 2.

Kuviossa 2 on kaaviomainen esitys keskiOmerkin 7 25 kuvasta kameran kuvakentassa. Kuvakentta muodostuu kennos-ta, jossa on suuri maara kuva-alkioita 6, jotka muodostuvat esimerkiksi valoherkista CCD-puolijohdekomponenteista. Kamerassa taulun kuva muodostuu tunnetulla tavalla kuva-alkioiden vastaanottaman valomaaran ja sen johdosta gene-30 roiman jannitteen perusteella. CCD-tekniikkaan perustuvalla kameralla kunkin kuva-alkion generoima jannite luetaan erikseen ja digitalisoidaan siten, etta jos kamera on esim.

4-bittinen, voi kameran kuva-alkioiden 6 generoimalla sig-naalilla olla 24· eli 16 eri arvoa. Kun kaydaan ohjelmalli-35 sesti lapi kameran eri alkioita, on helppoa maarittaa kuvi- 4 90591 on 2 mukaisen, taustastaan selvasti erottuvan taulun kes-kiOosan karkeareunainen kuva 7' kuvakentSssS, jonka liiket-ta voidaan seurata. Tailaisen kuvan keskipisteen sijainti-koordinaatit kameran optiseen akseliin nåhden voidaan maa-5 rittaa esim. hakijan aikaisemmassa suomalaisessa patentti-hakemuksessa 900806 esitetylia tavalla laskemalla kohteen poikkeamakulmat optiseen akseliin ndhden ja tunnetun ampu-maetaisyyden avulla. Tarvittaessa maalitaulua voidaan va-laista riittavan kontrastieron yliapitamiseksi esim. ilta-10 hamarassa. Taulun kuvassa oleva pieni musta tapia 8' ja sen kulma a' vaakatasoon nahden liittyy keksinnOn eraaseen sovellutusmuotoon, joka selitetaan jaijempana.

Viitaten edelleen kuvioon 1, suoritetaan kameran muodostaman kuvasignaalin prosessointi tietokoneella 4 15 kayttaen esim. hahmontunnistusta siten, etta CCD-kameran kuva-alkioiden arvot analysoidaan ja maaritetaan kameran kuvakenttaan muodostuneen maalitaulun keskidmerkin kuvan keskipiste. Hahmontunnistusta voidaan suorittaa esim. seu-raavassa neljassa vaiheessa: 20 - luetaan kameralta saatava informaatio tietokoneen muistiin; - tehdaan tarvittaessa kuvan esikasittely, poista-malla esim. kohinaa; - tehdaan kuvan kynnystys eli jako mustaan ja val-25 koiseen alueeseen (alueisiin); - maaritetaan 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 keskittosan liikkuminen kameran kuvakentSssS voidaan esittaa esim. yleisOlle erilliselia monitorilla (ei piirretty) reaali-ajassa. LisSksi on tarkeSa huomata, etta nykytekniikalla on 35 taysin mahdollista kuviosta 1 poiketen sisailyttaa tietoko- 5 90591 ne aseeseen 1 tai kameraan 3 esim. siten, etta ammunnan harjoittelussa aseeseen liitettyjå johtoja ei tarvita. Aseeseen liitetyn tietokoneen muistiin tallennetut tiedot voidaan sitten jalkeenpain purkaa tietokoneeseen jatkotoi-* 5 menpiteita vårten, tai suoraan tulostaa kirjoittimella.

Kuvioon 3 viitaten esitetaan seuraavassa keksinndn mukaisen menetelmSn vaihtoehtoisia sovellutusmuotoja. Kameran kuva-alkioiden muodostaman CCD-kennon 10 edessa on normaalisti linssi 11, joka optiikkansa kuvaussuhteen mu-10 kaisesti kuvaa lShdekuvan kennon pinnalle kuvaussuhteen mukaisessa koossa. Taulun keskidmerkin 7 halkaisijan tai muiden mittasuhteiden ollessa tiedossa, linssin aikaansaama koon muutos voidaan helposti kompensoida tahtayspisteen laskennassa.

15 Keskidmerkki 7 voi olla muu kuin ympyra, kuten kuvi- on 3 mukaisessa taulussa 12, jossa on rynnakkdkivaaritau-luissa kdytettava paa-hartia-kuvio 14. Maalitaulua 12 tai 13 voidaan esim. pimeassa valaistaa valaisimella 15 taulun kontrastierojen korostamiseksi.

20 KeksinnOn mukaisella menetelmaiia on mahdollista havaita tilanne, jossa ampumaetaisyys poikkeaa oletetusta. Tama tehdaan tarkkailemalla taulun keskiOkuvan kokoa (vrt. kuvio 2) ja vertailemalla koko esim. tietokoneen muistiin tallennettuun, oletettua ampumaetaisyytta vastaavaan refe-25 renssikokoon (vrt. kuvio 4). Mikaii kameran kuvaama kes-kiOmerkki on suurempi kuin ennalta maaratty referenssi, on ampuja liian lahelia taulua, ja painvastoin. vaaran ampuma-etaisyyden tapauksia vårten tietokoneeseen voidaan ohjel-moida halytys- ja esim. suorituksen hylkaystoiminnot. Eri-30 laisia tauluja ja standardietaisyyksia vårten on oltava « er i keskididen referenssiarvoja, tallennettuina esim. tau-lukkoon, josta voidaan valita sopiva tilanteen mukaan.

KeksinnOn mukaisella menetelmaiia voidaan myds havaita aseen piipun kallistuma piipun suunnassa. TailOin 35 taulun keskidmerkki ei voi olla ympyrasymmetrinen, vaan 6 90591 tarvitaan kuvion 3 mukaista taulua 13, jossa on keskiOn 7 lisaksi ylimaarainen vertailumerkki 8, tal esim. taulun 12 mukalsta ei-ympyrasymmetrista keskiOta 14. Kiertyman ha-vainnointi perustuu esim. vertailumerkin 8 ja keskiOn 7 5 valisen kulman α muuttumiseen tai kuvion 12 tapaisen keskiOn 14 kallistumiskulmaan verrattaessa tunnettu kulma a taulussa (syOtetty tietokoneeseen oletusarvoiksi) kameralla havaittuun kulmaan (kuvio 2, kulma a').

Kuviossa 4 esitetaan kuvasarjan a-d avulla keksinnOn 10 mukaisesti kuvatun, kuvion 3 mukaisen taulun 13 liikkeita kameran detektorin kuvakentassa tahtayspisteeseen nahden. Havaitaan, etta taysosuma saavutettaisiin kuvassa c, muiden kuvien a,b ja d ollessa enemman tai vahemman epasymmetri-sesti sijoitettuna kuvakentassa, ja siten aseen tahtayspis-15 teen vieressa. Lisaksi kuviossa 4 on esitetty itse detektorin tai kuvion 1 mukaisen tietokoneen 4 muistiin tallennet-tu referenssikuva R ko. maalitaulutyypista, johon kuvissa a. .d olevien taulujen kokoa ja muotoa voidaan verrata ampu-maetaisyyden ja/tai aseen kallistuman mittaamiseksi edelia 20 kuvatuin tavoin.

Alan ammattimiehelle on selvaa, etta keksinndn eri sovellutusmuodot eivat rajoitu ylia esitettyihin esimerk-keihin, vaan etta ne voivat vaihdella jaijempana olevien patenttivaatimusten puitteissa.

Claims (6)

7 90591

1. Menetelma ammunnan harjoittelemiseksi ja ampu-masuorituksen seuraamiseksi, jossa aseen (1) tåhtåyspiste 5 tunnistehahmolla varustetulla maalitaululla (2;12;13) il-malstaan valoherkMn detektorin avulla, tunnettu siita, etta menetelmassa kåytetaan valoherkkana detektorina kameraa tal vastaavaa kuvauslaitetta (3), jonka avulla muodostetaan maalitaulusta (2;12;13) kuva, jonka sijainti 10 detektorin (3) optiseen akseliin (A) nahden lasketaan maa-litaulun tunnistehahmon (7;14) avulla, ja etta tamån si-jaintitiedon perusteella ilmaistaan aseen tahtayspiste maalitaululla.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmå, t u n- 15. e t t u siita, etta kuvauslaitteena kaytetaan aseeseen (1) kiinnitettya CCD- kameraa (3).

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelma, tunnettu siita, etta valoherkaiia detektorilla (3) havaitaan maalitaulun (2;12;13) tunnistehahmo (7;14) sen 20 jyrkan kontrastieron perusteella taulun perusvariin nahden, jolloin detektorin kuva-alkioiden (6) generoimien signaali-en erojen perusteella maaritetaan tunnistehahmon (7;14) keskipisteen koordinaatit detektorin kuvassa laskennalli-sesti.

4. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen menetel ma, tunnettu siita, etta maalitaulun (2;12;13) tunnistehahmon (7;14) kokoa detektorin (3) kuvakentassa verrataan ko. taulun ennalta tallennettuihin vertailuarvoi-hin (R) ampumaetaisyyden maarittamiseksi.

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen mene telma, tunnettu siita, etta aseen piipun kallistu-maa mitataan vertailemalla tunnistehahmon (14) kulmaa tai useamman erillisen tunnistehahmon (7,8) vaiista kulmaa todellisuudessa ja kuvauslaitteen kuvakentassa (a vast. 35 a'), jonka havaitun eron perusteella aseen (1) piipun kal- 8 90591 listuma maaritetaan.

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen mene-telma, tunnettu siita, etta maalitaulua (2;12;13) valaistaan valaisimella (15) taulun kontrastierojen koros-5 tamiseksi. 9 90591