JP3893541B2 - 可搬型映像射撃訓練装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は可搬型映像射撃訓練装置に係り、特に、投影装置、スクリーン、カメラ、模擬火器等の持ち運び自由な機器類を任意に配置して、スクリーン上に投影した訓練映像から、カメラを用いて着弾位置を計算する可搬型映像射撃訓練装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の装置は、射撃訓練を行う空間と、映像を投影するためのスクリーンと、投影装置と、訓練を行うために光を発射する模擬火器と、模擬火器にて射撃を行った場合の着弾位置を検出するためのカメラと、装置を制御するコンピュータなどから構成されている。
【０００３】
また、カメラにて検出した着弾位置の歪みを補正して計測する方法として、特開平８−２００９９６に示される方法がある。すなわち、標的を斜め前方から撮像するビデオカメラと、標的画像を処理し弾痕を採点する補正採点手段と、補正採点手段が記憶し採点した結果を表示するテレビモニタを設ける。
【０００４】
標的画像の最外側の略楕円の長軸と短軸の交点から仮の中心を求め、この仮の中心を含む最内側の略楕円をウインドウに設定して標的画像の中心を求める。この中心を通る任意の略楕円の長軸をＸ軸とし、このＸ軸に中心で直交する短軸をＹ軸とし、これらのＸ軸とＹ軸の交点を原点とする座標を形成する。Ｘ軸を境にして、弾痕の座標がある領域に応じて、所定の歪み率によって正円状に補正した弾痕の座標を得るようになっている（図１２、１３の参考例を参照）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の装置では、投影装置およびカメラは、訓練映像を投影するためのスクリーン平面に対して垂直な角度に設置することにより、投影装置から投影された映像のひずみを可能な限り減少させているが、スクリーンの正面に訓練員が立って訓練を行う空間とスクリーンの間に設置する必要があり、訓練を行う空間の広さが制限されてしまうという問題があった。
【０００６】
特に、持ち運び可能な可搬式の訓練装置で、射撃訓練を行うための空間を確保するために、投影装置とカメラを例えば訓練に支障のない天井に設置するような場合、設置のために長時間を要し、十分な訓練時間を確保できなくなる恐れがあった。
【０００７】
また、従来の装置では、変化のない固定された小さな標的像を使用し、その標的像を比較的遠くから撮影することにより、簡易的に補正しているので、大きな動画標的を近くから撮影した場合に発生する、視矢方向に対して横方向に発生する歪みの補正が考慮されていない。
【０００８】
さらに、着弾位置の検出精度はカメラの解像度で決定し、大きなスクリーンに対して射撃訓練を行う場合、着弾位置の検出誤差が大きくなってしまう。また、被訓練者の訓練状況が射撃結果として記録されるのみであるため、被訓練者の射撃に至るまでの経緯が残らず、特に射撃判断を養う訓練において、的確な指導を実施するという面で配慮されていない。
【０００９】
本発明の目的は、可搬型の機器類を任意に配置して、射撃訓練を行うための空間を確保するとともに、大型のスクリーンにて射撃訓練を行った場合でも、着弾位置の検出精度が確保でき、さらに射撃訓練の的確な指導を実施できる装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の可搬型映像射撃訓練装置は、射撃訓練を行なう空間に設置され、標的像となる訓練映像を結像する反射型のスクリーンと、該スクリーンに訓練映像を投影する投影装置と、射撃訓練の模擬弾丸として光を発射する模擬火器と、該模擬火器の射撃による着弾位置を検出する検出カメラとから構成される可搬型の射撃訓練装置であって、前記検出カメラと前記投影装置とは、前記スクリーンに対して異なる位置関係に任意に配置されると共に、前記スクリーン上で発生する訓練映像のひずみを補正する補正手段と、前記検出カメラが検出した着弾位置を前記訓練映像の座標系に変換する変換手段とを備え、前記補正手段は、前記投影装置により投影範囲を示す長方形の映像を前記スクリーンに投影し、該スクリーンに投影された前記長方形に対応する四辺形の４隅の点の座標を前記検出カメラで検出し、該４隅の点の座標を結んで得られる四辺形を正しい形の前記長方形として投影するための座標系の変換式を幾何学的な関係に基づいて求め、前記投影装置は、前記変換式を用いて前記訓練映像を伸張圧縮して前記スクリーンに正しい形の前記長方形に補正した補正訓練映像を投影し、前記変換手段は、前記スクリーンに投影された前記補正訓練映像上で検出した着弾位置を、幾何学的な関係に基づいて求めた変換式を用いて前記訓練映像の座標系に変換することを特徴とするものである。
【００１１】
本発明によれば、訓練映像を補正手段により任意の不等辺四辺形状に変形させることができるため、被訓練者が訓練を行う空間を確保するために、投影装置をスクリーンに対して任意の位置に設置しても、訓練映像をスクリーン上に正しい形で投影することができる。また、訓練空間を確保するために投影装置や着弾位置検出カメラをスクリーンに対して任意の位置に設置しても、該カメラで検出した着弾位置を投影映像上の座標系に変換するための変換手段により、投影映像の座標系に合致した位置を入手することができる。そのため、射撃訓練を行うための空間を確保することができる。
【００１２】
また、前記模擬火器は、光を発射方向に対して放射状または直進状に発射するものであり、前記着弾位置検出カメラは、前記スクリーン上に発射された光強度の分布状況を検出するものであり、該光強度の分布状況から光の中心点を算出する算出手段を備えたものとすることができる。これにより、模擬火器から発射される光強度から、上記カメラの各ドット毎の輝度レベルの分布状況を認識し、その分布状況から光の中心点を算出するための算出手段により、正確に着弾位置座標を入手することが可能となる。
【００１３】
また、前記射撃訓練の状況を撮影する訓練状況撮影カメラと、訓練中の音声を集音するマイクと、該訓練状況撮影カメラで撮影した映像および該マイクで集音した音声を記録する記録手段と、該記録手段で記録した映像および音声を、着弾位置およびその他の訓練結果と共に再生する再生手段と、該再生手段で再生した再生映像を表示するモニタおよび再生音声を出力するスピーカとを設けることができる。この場合、前記記録手段に記録された訓練状況の映像を、前記投影装置を用いて前記スクリーン上に再生するようにすることができる。これにより、訓練中の被訓練者の訓練状況を記録再生することが可能となり、的確な訓練指導を行うことが可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態の概要は、被訓練者の射撃位置の自由度を増大させ、可搬型映像射撃訓練装置の持ち運び自由な機器類を所定空間内に任意に配置したとき、スクリーン上の訓練映像に生じるひずみや着弾位置の誤認を正しく修正して、射撃訓練の向上と的確な指導を実施できるようにしたものである。
【００１５】
すなわち、図１において、スクリーン１上に投影した訓練映像１０上の着弾位置を、カメラ５を用いて計測する射撃訓練装置において、被訓練者の射撃位置の自由度を増大させるために、投影装置４、スクリーン１、カメラ５、模擬火器３等の持ち運び自由な機器類を、空間２内の任意の場所に配置したとき、スクリーン上の訓練映像に生じるひずみを正しい形に補正する補正手段や、着弾位置の誤った検出位置を、投影映像上の座標系に正しく変換する変換手段などを備えたものである。
【００１６】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。図１は本発明の実施形態に係わる可搬型映像射撃訓練装置の構成を示す図である。図２から図１０は本発明の実施形態に係わるカメラにて検出した着弾位置を投影映像上の座標系に変換するための変換手段を説明する図である。図１１は本発明の実施形態に係わる着弾位置検出補正計算原理を説明する図である。
【００１７】
本実施形態の装置は、図１に示すように、射撃訓練を行う空間２と、映像を投影する投影装置４と、映像が投影されるスクリーン１と、訓練を行うために弾丸の代わりに光を発射する模擬火器３と、模擬火器３の射撃による着弾位置を検出するためのカメラ５と、投影装置４にてスクリーン１に投影する訓練映像１０と、被訓練者の訓練状況を撮影するカメラ７と、被訓練者の訓練中の音声を集音するためのマイク６とを備えている。
【００１８】
なお、模擬火器３から発射される光が発射方向に対して放射状または直進状に発射されるものとし、カメラ５は模擬火器３から発射される光強度の分布状況を検出するカメラとする。
【００１９】
さらに、カメラ５にて検出した光強度の分布状況から光の中心点を算出するための算出手段と、カメラ５と投影装置４をスクリーン１に対して異なる位置関係に任意に設置し、スクリーン１上でひずみの発生する訓練映像を補正するための補正手段と、カメラにて検出した着弾位置を投影映像上の座標系に変換するための変換手段と、撮影した映像および音声を記録する記録装置などから構成されている。
【００２０】
また、記録した映像および音声を訓練結果と同時に再生する再生手段を有するコンピュータ８と、再生した再生映像を表示するモニタ１１と、再生した音声を出力するスピーカ９などを備えている。
【００２１】
被訓練者の射撃訓練を行う空間の確保は、以下の手順にて実現する。すなわち、投影装置４をスクリーン１の正面以外の任意の位置に設置し、投影装置から投影する映像がスクリーン全面からはみ出さずに投影されるように、映像データを圧縮伸張する。圧縮伸張は、スクリーン中心の垂線とスクリーン中心から投影装置の投影部中心を結ぶ線との水平方向および垂直方向の角度により、圧縮伸張率を算出する。
【００２２】
その後、スクリーン正面以外の任意の位置に設置した着弾位置を検出するカメラ５にて下記の調整を行う。
【００２３】
〔１〕
投影装置から投影範囲全体を示す長方形を投影する。
【００２４】
〔２〕
スクリーンに投影された訓練映像の全ての範囲が検出できるようにカメラの撮影範囲をパソコンからの通信制御で調整する。
【００２５】
〔３〕
投影装置から投影範囲の四隅の点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを順次投影する。投影装置座標系（中心を（０，０）とする）での出力座標は下記の、
Ａ（Ｐｘａ，Ｐｙａ）
Ｂ（Ｐｘｂ，Ｐｙｂ）
Ｃ（Ｐｘｃ，Ｐｙｃ）
Ｄ（Ｐｘｄ，Ｐｙｄ）
ここで、Ｐｘａ＝−Ｐｘｂ＝Ｐｘｃ＝−Ｐｘｄ
Ｐｙａ＝Ｐｙｂ＝−Ｐｙｃ＝−Ｐｙｄ とする。
【００２６】
〔４〕
カメラにて四隅の点が全て検知できるようズーム調整する。カメラはＴＩＬＬ端からＷＩＤＥ端方向へ調整する。（調整はパソコンから制御するが、制御できないカメラの場合は、手動でカメラのズーム調整を行う。）ここで、点ＡのＸ座標（ｘａ）と点ＢのＸ座標（ｘｂ）を比較し、ｘａ＞ｘｂの場合、カメラが逆さまに設置されていると判断し、以降、全ての検出点の正負を反転する（例：ｘｏ＝−１＊ｘｏ、ｙｏ＝−１＊ｙｏ）。
【００２７】
〔５〕
次に、傾きの補正を行う。カメラの撮影平面とスクリーンの平面との傾きの有無および方向により補正方法を決定する。
【００２８】
〔５.１〕
投影装置から四隅の点Ａ（左上）、Ｂ（右上）、Ｃ（左下）、Ｄ（右下）を順次投影し、カメラにて、Ａ（ｘａ，ｙａ）、Ｂ（ｘｂ，ｙｂ）、Ｃ（ｘｃ，ｙｃ）、Ｄ（ｘｄ，ｙｄ）を検出する。
【００２９】
〔５.２〕
線ＡＢと直線ＣＤの交点Ｅ（ｘｅ，ｙｅ）、および直線ＡＣと直線ＢＤの交点Ｆ（ｘｆ、ｙｆ）の算出する。
直線ＡＢ：ｙ＝ａ＊ｘ＋ｂ
ここで、ａ＝（ｙａ−ｙｂ）／（ｘａ−ｘｂ）、ｂ＝ｙａ−ａ＊ｘａ
直線ＣＤ：ｙ＝ｃ＊ｘ＋ｄ
ここで、ｃ＝（ｙｃ−ｙｄ）／（ｘｃ−ｘｄ）、ｄ＝ｙｃ−ｃ＊ｘｃ
ａ＝ｃの場合、交点Ｅは存在しない。
ａ≠ｃの場合、交点Ｅは、
（ｘｅ，ｙｅ）＝（（ｄ−ｂ）／（ａ−ｃ），ａ＊（ｄ−ｂ）／（ａ−ｃ）＋ｂ）
同様に、直線ＡＣ：ｘ＝ｅ＊ｙ＋ｆ
ここで、ｅ＝（ｘａ−ｘｃ）／（ｙａ−ｙｃ）、ｆ＝ｘａ−ｅ＊ｙａ
直線ＢＤ：ｘ＝ｇ＊ｙ＋ｈ
ここで、ｇ＝（ｘｂ−ｘｄ）／（ｙｂ−ｙｄ）、ｈ＝ｘｂ−ｇ＊ｙｂ
ｅ＝ｇの場合、交点Ｆは存在しない。
ｅ≠ｇの場合、交点Ｆは、
（ｘｆ，ｙｆ）＝（ｅ＊（ｈ−ｆ）／（ｅ−ｇ）＋ｆ，（ｈ−ｆ）／（ｅ−ｇ））
となる。
【００３０】
〔５.３〕
上記〔５.２〕より補正方法を決定する。
投影中心座標Ｇおよび傾き補正後の四隅の点Ａ’，Ｂ’，Ｃ’，Ｄ’を求める。
【００３１】
〔５.３.１〕
ａ≠ｃ，ｅ≠ｇの場合について、図２を参照し説明すると、
▲１▼ 投影中心座標Ｇ（ｘｇ，ｙｇ）を求める。
投影中心座標Ｇは、線ＡＤと線ＢＣの交点をＨ（ｘｈ，ｙｈ）とし、線ＦＨ上の点としたとき、角ＦＧＥが直角となる点である。
線ＡＤをｙ＝Ｊ＊ｘ＋Ｋとすると、
Ｊ＝（ｙａ−ｙｄ）／（ｘａ−ｘｄ）、Ｋ＝ｙａ−Ｊ＊ｘａとなり、
線ＢＣをｙ＝Ｍ＊ｘ＋Ｎとすると、
Ｍ＝（ｙｂ−ｙｃ）／（ｘｂ−ｘｃ）、Ｎ＝ｙｂ−Ｍ＊ｘｂとなる。
したがって、交点Ｈ（ｘｈ，ｙｈ）は、
（ｘｈ，ｙｈ）＝（（Ｎ−Ｋ）／（Ｊ−Ｍ），Ｊ＊（Ｎ−Ｋ）／（Ｊ−Ｍ）＋Ｋ）
となり、線ＦＨをｘ＝Ｑ＊ｙ＋Ｒとすると、
Ｑ＝（ｘｆ−ｘｈ）／（ｙｆ−ｙｈ）、Ｒ＝ｘｆ−Ｑ＊ｙｆとなる。
点Ｅを通る線ＦＨの垂線をｙ＝Ｓ＊ｘ＋Ｔとすると、
Ｓ＝−Ｑ、Ｔ＝ｙｅ−Ｓ＊ｘｅとなる。
したがって、点Ｇ（ｘｇ，ｙｇ）は
Ｇ（ｘｇ，ｙｇ）＝（（Ｑ＊Ｔ＋Ｒ）／（１−Ｑ＊Ｓ），（Ｒ＊Ｓ＋Ｔ）／（１−Ｑ＊Ｓ））
となる。
【００３２】
▲２▼ 点Ａを点Ａ’（ｘａ’，ｙａ’）とすると、
（ｘａ’，ｙａ’）＝（ｘａ，ｙａ） となる。
【００３３】
▲３▼ 点Ｂ’は点Ａを通る線ＥＧの平行線と線ＢＧの交点となる。
点Ａを通る線ＥＧの平行線をｙ＝Ｕ＊ｘ＋Ｖとすると、
Ｕ＝Ｓ、Ｖ＝ｙａ−Ｕ＊ｘａとなる。
線ＢＧをｙ＝ｉ＊ｘ＋ｊとすると、
ｉ＝ （ｙｂ−ｙｇ）／（ｘｂ−ｘｇ）、ｊ＝ｙｂ−ｉ＊ｘｂとなる。
したがって、交点Ｂ’（ｘｂ’，ｙｂ’）は、
（ｘｂ’，ｙｂ’）＝（（ｊ−Ｖ）／（Ｕ−ｉ），ｉ＊（ｊ−Ｖ）／（Ｕ−ｉ）＋ｊ）
となる。
【００３４】
▲４▼ 点Ｃ’は点Ａを通る線ＦＧの平行線と線ＣＧの交点となる。
点Ａを通る線ＦＧの平行線をｘ＝Ｗ＊ｙ＋Ｚとすると、
Ｗ＝Ｑ、Ｚ＝ｘａ−Ｗ＊ｙａとなる。
線ＣＧをｙ＝ｋ＊ｘ＋Ｌとすると、
ｋ＝（ｙｃ−ｙｇ）／（ｘｃ−ｘｇ），Ｌ＝ｙｃ−ｋ＊ｘｃとなる。
したがって、交点Ｃ’（ｘｃ’，ｙｃ’）は
（ｘｃ’，ｙｃ’）＝（（Ｌ＊Ｗ＋Ｚ）／（１−ｋ＊Ｗ），（ｋ＊Ｚ＋Ｌ）／（１−ｋ＊Ｗ））
となる。
【００３５】
▲５▼ したがって、点Ｄ’（ｘｄ’，ｙｄ’）は、点Ｂ’を通る線ＦＧの平行線と、点Ｃ’を通る線ＥＧの平行線の交点となる。
点Ｂ’を通る線ＦＧの平行線をｘ＝Ａ＊ｙ＋Ｂとすると、
Ａ＝Ｑ、Ｂ＝ｘｂ’−Ａ＊ｙｂ’となる。
点Ｃ’を通る線ＥＧの平行線をｙ＝Ｃ＊ｘ＋Ｄとすると、
Ｃ＝Ｓ、Ｄ＝ｙｃ’−Ｃ＊ｘｃ’となる。
したがって、交点Ｄ’（ｘｄ’，ｙｄ’）は、
（ｘｄ’，ｙｄ’）＝（（Ａ＊Ｄ＋Ｂ）／（１−Ａ＊Ｃ），（Ｂ＊Ｃ＋Ｄ）／（１−Ａ＊Ｃ））
となる。
【００３６】
〔５.３.２〕
ａ≠ｃ，ｅ＝ｇの場合について、図３を参照して説明すると、
▲１▼ 投影中心座標Ｇを求める。
点Ｇは、点Ｅを通り線ＢＤと垂直な線と線ＢＤとの交点となる。
点Ｅを通り線ＢＤと垂直な線をｙ＝ｍ＊ｘ＋ｎとすると、
ｇ≠０の場合 ｍ＝−ｇ ｎ＝ｙｅ−ｍ＊ｘｅ
ｇ＝０の場合 ｍ＝０ ｎ＝ｙｅ
したがって、点Ｇ（ｘｇ，ｙｇ）は、
（ｘｇ，ｙｇ）＝（（ｇ＊ｎ＋ｈ）／（１−ｇ＊ｍ），（ｈ＊ｍ＋ｎ）／（１−ｇ＊ｍ））
となる。
【００３７】
▲２▼ 点Ａを点Ａ’（ｘａ’，ｙａ’）とすると、
（ｘａ’，ｙａ’）＝（ｘａ，ｙａ）となる。
【００３８】
▲３▼ 点Ｂ’は点Ａ’を通り線ＥＧと平行な線と線ＢＤとの交点となる。
点Ａ’を通り線ＥＧと平行な線をｙ＝ｏ＊ｘ＋ｐとすると、
ｏ＝ｍ ｐ＝ｙａ’−ｏ＊ｘａ’
したがって、点Ｂ’（ｘｂ’，ｙｂ’）は、
（ｘｂ’，ｙｂ’）＝（（ｇ＊ｐ＋ｈ）／（１−ｏ＊ｇ），（ｏ＊ｈ＋ｐ）／（１−ｏ＊ｇ））
となる。
【００３９】
▲４▼ 点Ｃを点Ｃ’（ｘｃ’，ｙｃ’）とすると、
（ｘｃ’，ｙｃ’）＝（ｘｃ，ｙｃ）となる。
【００４０】
▲５▼ 点Ｄ’は点Ｃ’を通り、線ＥＧと平行な線と線ＢＤとの交点となる。
点Ｃ’を通り線ＥＧと平行な線をｙ＝ｑ＊ｘ＋ｒとすると、
ｑ＝ｍ ｒ＝ｙｃ’−ｏ＊ｘｃ’
したがって、点Ｄ’（ｘｄ’，ｙｄ’）は、
（ｘｄ’，ｙｄ’）＝（（ｇ＊ｒ＋ｈ）／（１−ｑ＊ｇ），（ｑ＊ｈ＋ｒ）／（１−ｑ＊ｇ））
となる。
【００４１】
〔５.３.３〕
ａ＝ｃ，ｅ≠ｇの場合について、図４を参照して説明すると、
▲１▼ 投影中心座標Ｇを求める。
点Ｇは、点Ｆを通り線ＣＤと垂直な線と、線ＣＤとの交点となる。
点Ｆを通り線ＣＤと垂直な線をｘ＝ｓ＊ｙ＋ｔとすると、
ｃ≠０の場合 ｓ＝−ｃ ｔ＝ｘｆ−ｓ＊ｙｆ
Ｇ＝０の場合 ｓ＝０ ｔ＝ｘｆ
したがって点Ｇ（ｘｇ，ｙｇ）は、
（ｘｇ，ｙｇ）＝（（ｄ＊ｓ＋ｔ）／（１−ｃ＊ｓ），（ｃ＊ｔ＋ｄ）／（１−ｃ＊ｓ））
となる。
【００４２】
▲２▼ 点Ａを点Ａ’（ｘａ’，ｙａ’）とすると、
（ｘａ’，ｙａ’）＝（ｘａ，ｙａ）
▲３▼ 点Ｂを点Ｂ’（ｘｂ’，ｙｂ’）とすると
（ｘｂ’，ｙｂ’）＝（ｘｂ，ｙｂ）となる。
【００４３】
▲４▼ 点Ｃ’は、点Ａ’を通り線ＦＧと平行な線と、線ＣＤとの交点となる。
点Ａ’を通り線ＦＧと平行な線をｘ＝ｕ＊ｙ＋ｖとすると、
ｕ＝ｓ ｖ＝ｘａ’−ｕ＊ｙａ’
したがって、点Ｃ’（ｘｃ’，ｙｃ’）は、
（ｘｂ’，ｙｂ’）＝（（ｄ＊ｕ＋ｖ）／（１−ｃ＊ｕ），（ｃ＊ｖ＋ｄ）／（１−ｃ＊ｕ））
となる。
【００４４】
▲５▼ 点Ｄ’は、点Ｂ’を通り線ＦＧと平行な線と、線ＣＤとの交点となる。
点Ｂ’を通り線ＦＧと平行な線をｘ＝ｗ＊ｙ＋ｚとすると、
ｗ＝ｓ ｚ＝ｘｂ’−ｗ＊ｙｂ’
したがって、点Ｄ’（ｘｄ’，ｙｄ’）は、
（ｘｄ’，ｙｄ’）＝（（ｄ＊ｗ＋ｚ）／（１−ｃ＊ｗ），（ｃ＊ｚ＋ｄ）／（１−ｃ＊ｗ））
となる。
【００４５】
〔５.３.４〕
ａ＝ｃ，ｅ＝ｇの場合
▲１▼ 投影中心座標Ｇは存在しない。
【００４６】
▲２▼ 点Ａを点Ａ’（ｘａ’，ｙａ’）とする。
（ｘａ’，ｙａ’）＝（ｘａ，ｙａ）
▲３▼ 点Ｂを点Ｂ’（ｘｂ’，ｙｂ’）とする。
（ｘｂ’，ｙｂ’）＝（ｘｂ，ｙｂ）
▲４▼ 点Ｃを点Ｃ’（ｘｃ’，ｙｃ’）とする。
（ｘｃ’，ｙｃ’）＝（ｘｃ，ｙｃ）
▲５▼ 点Ｄを点Ｄ’（ｘｄ’，ｙｄ’）とする。
（ｘｄ’，ｙｄ’）＝（ｘｄ，ｙｄ）
となる。
【００４７】
〔５.４〕
直線Ａ’Ｂ’、Ａ’Ｃ’、Ｃ’Ｄ’、Ｂ’Ｄ’の長さを算出する。
Ａ’Ｂ’＝√（（ｘａ’−ｘｂ’）２＋（ｙａ’−ｙｂ’）２）
Ａ’Ｃ’＝√（（ｘａ’−ｘｃ’）２＋（ｙａ’−ｙｃ’）２）
Ｃ’Ｄ’＝√（（ｘｃ’−ｘｄ’）２＋（ｙｃ’−ｙｄ’）２）
Ｂ’Ｄ’＝√（（ｘｂ’−ｘｄ’）２＋（ｙｂ’−ｙｄ’）２）
線Ａ’Ｂ’は、ｙ＝α＊ｘ＋βとすると、α＝（ｙａ’−ｙｂ’）／（ｘａ’−ｘｂ’）、
β＝ｙａ’−α＊ｘａ’
線Ａ’Ｃ’は、ｘ＝γ＊ｙ＋λとすると、γ＝（ｘａ’−ｘｃ’）／（ｙａ’−ｙｃ’）、
λ＝ｘａ’−γ＊ｙａ’
線Ｃ’Ｄ’は、ｙ＝Ｅ＊ｘ＋Ｆとすると、Ｅ＝（ｙｃ’−ｙｄ’）／（ｘｃ’−ｘｄ’）、Ｆ＝ｙｃ’−Ｅ＊ｘｃ’
線Ｂ’Ｄ’は、ｘ＝Ｇ＊ｙ＋Ｈとすると、Ｇ＝（ｘｂ’−ｘｄ’）／（ｙｂ’−ｙｄ’）、Ｈ＝ｘｂ’−Ｇ＊ｙｂ’
となる。
【００４８】
〔６〕
次に、歪み補正を行う。
倍率補正を行ったカメラ撮影映像と投影装置から出力する映像の間の歪みを補正する。カメラにて検出した任意の点をＶ（ｘｖ，ｙｖ）とすると、下記手順にて投影装置座標系への変換を行う。
【００４９】
〔６.１〕
ａ≠ｃ，ｅ≠ｇの場合について、図５を参照して説明する。
▲１▼ Ｘ座標の計算
直線ＦＶと直線ＡＢの交点をＶＸ（ｘｖｘ，ｙｖｘ）とする。
直線ＦＶをｘ＝δｙ＋εとすると、
δ＝ （ｘｆ−ｘｖ）／（ｙｆ−ｙｖ）、ε＝ｘｖ−δ＊ｙｖ
したがって点ＶＸは、
（ｘｖｘ，ｙｖｘ）＝（（δ＊ｂ＋ε）／（１−δ＊ａ），（ε＊ａ＋ｂ）／（１−δ＊ａ））
点ＶＸと点Ｇを通る直線ＧＶＸと、直線Ａ’Ｂ’の交点をＶＸ’（ｘｖｘ’，ｙｖｘ’）とする。
直線ＧＶＸをｘ＝ν＊ｙ＋ρとすると、
ν＝（ｘｇ−ｘｖｘ）／（ｙｇ−ｙｖｘ）、ρ＝ｘｇ−ν＊ｙｇ
したがって点ＶＸ’は、
（ｘｖｘ’，ｙｖｘ’）＝（（β＊ν＋ρ）／（１−α＊ν），（α＊ρ＋β）／（１−α＊ν））
直線Ａ’ＶＸ’の長さは、
Ａ’ＶＸ’＝√（（ｘａ’−ｘｖｘ’）２＋（ｙａ’−ｙｖｘ’）２）
したがって、任意の点Ｖの投影装置座標系のＸ座標（ｐｖｘ）は、
ｐｖｘ＝ｐｘａ＋（ｐｘｂ−ｐｘａ）＊Ａ’ＶＸ’／Ａ’Ｂ’
となる。
【００５０】
▲２▼ Ｙ座標の計算
直線ＥＶと直線ＡＣの交点をＶＹ（ｘｖｙ，ｙｖｙ）とする。
直線ＥＶをｙ＝ηｘ＋σとすると、
η＝（ｙｅ−ｙｖ）／（ｘｅ−ｘｖ）、σ＝ｙｖ−η＊ｘｖ
したがって点ＶＹは、
（ｘｖｙ，ｙｖｙ）＝（（σ＊ｅ＋ｆ）／（１−η＊ｅ），（η＊ｆ＋σ）／（１−η＊ｅ））
点ＶＹと点Ｇを通る直線ＧＶＹと、直線Ａ’Ｃ’の交点を、ＶＹ’（ｘｖｙ’，ｙｖｙ’）とする。
直線ＧＶＹをｙ＝τ＊ｘ＋ιとすると、
τ＝（ｙｇ−ｙｖｙ）／（ｘｇ−ｘｖｙ）、ι＝ｙｇ−τ＊ｘｇ
したがって点ＶＹ’は、
（ｘｖｙ’，ｙｖｙ’）＝（（γ＊ι＋λ）／（１−γ＊τ），（λ＊τ＋ι）／（１−γ＊τ））
直線Ａ’ＶＹ’の長さは、
Ａ’ＶＹ’＝√（（ｘａ’−ｘｖｙ’）２＋（ｙａ’−ｙｖｙ’）２）
したがって、任意の点Ｖの投影装置座標系のＹ座標（ｐｖｙ）は、
ｐｖｙ＝ｐｙａ＋（ｐｙｃ−ｐｙａ）＊Ａ’ＶＹ’／Ａ’Ｃ’
となる。
【００５１】
▲３▼ 任意の点Ｖの投影装置座標系における座標は、ＰＶ（ｐｖｘ，ｐｖｙ）となる。
【００５２】
〔６.２〕
ａ≠ｃ，ｅ＝ｇの場合
▲１▼ Ｘ座標の計算
（ア） まず、点Ｇと点Ｂとが同じ点の場合について、図６を参照して説明する。
【００５３】
点Ｖを通り直線ＡＣと平行な直線と、直線ＣＤとの交点を、ＶＸ（ｘｖｘ，ｙｖｘ）とする。
点Ｖを通り直線ＡＣと平行な直線を、
ｘ＝κｙ＋φ とすると、
κ＝ｅ、φ＝ｘｖ−κ＊ｙｖ
したがって点ＶＸは、
（ｘｖｘ，ｙｖｘ）＝（（κ＊ｄ＋φ）／（１−κ＊ｃ），（φ＊ｃ＋ｄ）／（１−κ＊ｃ））
となる。
【００５４】
点ＶＸと点Ｇを通る直線ＧＶＸと、直線Ｃ’Ｄ’の交点を、ＶＸ’（ｘｖｘ’，ｙｖｘ’）とする。
直線ＧＶＸをｘ＝μ＊ｙ＋ψとすると、
μ＝（ｘｇ−ｘｖｘ）／（ｙｇ−ｙｖｘ）、ψ＝ｘｇ−μ＊ｙｇ
したがって点ＶＸ’は、
（ｘｖｘ’，ｙｖｘ’）＝（（Ｆ＊μ＋ψ）／（１−Ｅ＊μ），（Ｅ＊ψ＋Ｆ）／（１−Ｅ＊μ））
直線Ｃ’ＶＸ’の長さは、
Ｃ’ＶＸ’＝√（（ｘｃ’−ｘｖｘ’）２＋（ｙｃ’−ｙｖｘ’）２）
したがって、任意の点Ｖの投影装置座標系のＸ座標（ｐｖｘ）は、
ｐｖｘ＝ｐｘｃ＋（ｐｘｄ−ｐｘｃ）＊Ｃ’ＶＸ’／Ｃ’Ｄ’
となる。
【００５５】
（イ） 点Ｇと点Ｂが異なる点の場合について、図７を参照して説明すると、点Ｖを通り直線ＡＣと平行な直線と、直線ＡＢとの交点を、ＶＸ（ｘｖｘ，ｙｖｘ）とする。
点Ｖを通り直線ＡＣと平行な直線を、
ｘ＝κｙ＋φとすると、
κ＝ｅ、φ＝ｘｖ−κ＊ｙｖ
したがって点ＶＸは、
（ｘｖｘ，ｙｖｘ）＝（（κ＊ｂ＋φ）／（１−κ＊ａ），（φ＊ａ＋ｂ）／（１−κ＊ａ））
となる。
【００５６】
点ＶＸと点Ｇを通る直線ＧＶＸと、直線Ａ’Ｂ’の交点を、ＶＸ’（ｘｖｘ’，ｙｖｘ’）とする。
直線ＧＶＸをｘ＝μ＊ｙ＋ψとすると、
μ＝（ｘｇ−ｘｖｘ）／（ｙｇ−ｙｖｘ）、ψ＝ｘｇ−μ＊ｙｇ
したがって点ＶＸ’は、
（ｘｖｘ’，ｙｖｘ’）＝（（β＊μ＋ψ）／（１−α＊μ），（α＊ψ＋β）／（１−α＊μ））
直線Ａ’ＶＸ’の長さは、
Ａ’ＶＸ’＝√（（ｘａ’−ｘｖｘ’）２＋（ｙａ’−ｙｖｘ’）２）
したがって、任意の点Ｖの投影装置座標系のＸ座標（ｐｖｘ）は、
ｐｖｘ＝ｐｘａ＋（ｐｘｂ−ｐｘａ）＊Ａ’ＶＸ’／Ａ’Ｂ’
となる。
【００５７】
▲２▼ Ｙ座標の計算
直線ＥＶと直線ＡＣの交点をＶＹ（ｘｖｙ，ｙｖｙ）とする。
直線ＥＶをｙ＝ξｘ＋υとすると、
ξ＝ （ｙｅ−ｙｖ）／（ｘｅ−ｘｖ）、υ＝ｙｖ−ξ＊ｘｖ
したがって点ＶＹは、
（ｘｖｙ，ｙｖｙ）＝（（υ＊ｅ＋ｆ）／（１−ξ＊ｅ），（ξ＊ｆ＋υ）／（１−ξ＊ｅ））
ここで、点Ａは点Ａ’と等しく、点Ｃは点Ｃ’と等しいことより、点ＶＹ’は点ＶＹと等しくなる。
したがって、（ｘｖｙ’，ｙｖｙ’）＝（ｘｖｙ，ｙｖｙ）
直線Ａ’ＶＹ’の長さは、
Ａ’ＶＹ’＝√（（ｘａ’−ｘｖｙ’）２＋（ｙａ’−ｙｖｙ’）２）
したがって、任意の点Ｖの投影装置座標系のＹ座標（ｐｖｙ）は、
ｐｖｙ＝ｐｙａ＋（ｐｙｃ−ｐｙａ）＊Ａ’ＶＹ’／Ａ’Ｃ’
となる。
【００５８】
▲３▼ 任意の点Ｖの、投影装置座標系における座標は、ＰＶ（ｐｖｘ，ｐｖｙ）となる。
【００５９】
〔６.３〕
ａ＝ｃ，ｅ≠ｇの場合
▲１▼ Ｘ座標の計算について、図８を参照して説明する。
直線ＦＶと直線ＡＢの交点をＶＸ（ｘｖｘ，ｙｖｘ）とする。
直線ＦＶをｘ＝Γｙ＋Ψとすると、
Γ＝ （ｘｆ−ｘｖ）／（ｙｆ−ｙｖ）、Ψ＝ｘｖ−Γ＊ｙｖ
したがって点ＶＸは、
（ｘｖｘ，ｙｖｘ）＝（（Γ＊ｂ＋Ψ）／（１−Γ＊ａ），（Ψ＊ａ＋ｂ）／（１−Γ＊ａ））
ここで、点Ａは点Ａ’と等しく、点Ｂは点Ｂ’と等しいことより、点ＶＸ’は点ＶＸと等しくなる。
したがって、（ｘｖｘ’，ｙｖｘ’）＝（ｘｖｘ，ｙｖｘ）
直線Ａ’ＶＸ’の長さは、
Ａ’ＶＸ’＝√（（ｘａ’−ｘｖｘ’）２＋（ｙａ’−ｙｖｘ’）２）
したがって、任意の点Ｖの投影装置座標系のＸ座標（ｐｖｘ）は、
ｐｖｘ＝ｐｘａ＋（ｐｘｂ−ｐｘａ）＊Ａ’ＶＸ’／Ａ’Ｂ’
となる。
【００６０】
▲２▼ Ｙ座標の計算
（ア） 点Ｇが点Ｃと同じ点の場合について、図９を参照して説明する。
【００６１】
点Ｖを通り直線ＡＢと平行な直線と、直線ＢＤとの交点を、ＶＹ（ｘｖｙ，ｙｖｙ）とする。
点Ｖを通り直線ＡＢと平行な直線をｙ＝Φｘ＋Πとすると、
Φ＝ａ、Π＝ｙｖ−Φ＊ｘｖ
したがって点ＶＹは、
（ｘｖｙ，ｙｖｙ）＝（（Π＊ｇ＋ｈ）／（１−Φ＊ｇ），（Φ＊ｈ＋Π）／（１−Φ＊ｇ））
となる。
【００６２】
点ＶＹと点Ｇを通る直線ＧＶＹと、直線Ｂ’Ｄ’の交点を、ＶＹ’（ｘｖｙ’，ｙｖｙ’）とする。
直線ＧＶＹをｙ＝Θ＊ｘ＋Λとすると、
Θ＝（ｙｇ−ｙｖｙ）／（ｘｇ−ｘｖｙ）、Λ＝ｙｇ−Θ＊ｘｇ
したがって点ＶＹ’は、
（ｘｖｙ’，ｙｖｙ’）＝（（Ｇ＊Λ＋Ｈ）／（１−Ｇ＊Θ），（Ｈ＊Θ＋Λ）／（１−Ｇ＊Θ））
直線Ｂ’ＶＹ’の長さは、
Ｂ’ＶＹ’＝√（（ｘｂ’−ｘｖｙ’）２＋（ｙｂ’−ｙｖｙ’）２）
したがって、任意の点Ｖの投影装置座標系のＹ座標（ｐｖｙ）は、
ｐｖｙ＝ｐｙｂ＋（ｐｙｄ−ｐｙｂ）＊Ｂ’ＶＹ’／Ｂ’Ｄ’
となる。
【００６３】
（イ） 点Ｇが点Ｃと異なる点の場合
点Ｖを通り直線ＡＢと平行な直線と、直線ＡＣとの交点を、ＶＹ（ｘｖｙ，ｙｖｙ）とする。
点Ｖを通り直線ＡＢと平行な直線をｙ＝Φｘ＋Πとすると、
Φ＝ａ、Π＝ｙｖ−Φ＊ｘｖ
したがって点ＶＹは、
（ｘｖｙ，ｙｖｙ）＝（（Π＊ｅ＋ｆ）／（１−Φ＊ｅ），（Φ＊ｆ＋Π）／（１−Φ＊ｅ））
となる。
【００６４】
点ＶＹと点Ｇを通る直線ＧＶＹと、直線Ａ’Ｃ’の交点を、ＶＹ’（ｘｖｙ’，ｙｖｙ’）とする。
直線ＧＶＹをｙ＝Θ＊ｘ＋Λとすると、
Θ＝（ｙｇ−ｙｖｙ）／（ｘｇ−ｘｖｙ）、Λ＝ｙｇ−Θ＊ｘｇ
したがって点ＶＹ’は、
（ｘｖｙ’，ｙｖｙ’）＝（（γ＊Λ＋λ）／（１−γ＊Θ），（λ＊Θ＋Λ）／（１−γ＊Θ））
直線Ａ’ＶＹ’の長さは、
Ａ’ＶＹ’＝√（（ｘａ’−ｘｖｙ’）２＋（ｙａ’−ｙｖｙ’）２）
したがって、任意の点Ｖの投影装置座標系のＹ座標（ｐｖｙ）は、
ｐｖｙ＝ｐｙａ＋（ｐｙｃ−ｐｙａ）＊Ａ’ＶＹ’／Ａ’Ｃ’
となる。
【００６５】
▲３▼ 任意の点Ｖの、投影装置座標系における座標は、ＰＶ（ｐｖｘ，ｐｖｙ）となる。
【００６６】
〔６.４〕
ａ＝ｃ，ｅ＝ｇの場合について、図１０を参照して説明すると、
▲１▼ Ｘ座標の計算
点Ｖを通り直線ＡＣと平行な直線と、直線ＡＢとの交点を、ＶＸ（ｘｖｘ，ｙｖｘ）とする。
点Ｖを通り直線ＡＣと平行な直線をｘ＝Δｙ＋Υとすると、
Δ＝ｅ、Υ＝ｘｖ−Δ＊ｙｖ
したがって点ＶＸは、
（ｘｖｘ，ｙｖｘ）＝（（Δ＊ｂ＋Υ）／（１−Δ＊ａ），（Υ＊ａ＋ｂ）／（１−Δ＊ａ））
ここで、点Ａは点Ａ’と等しく、点Ｂは点Ｂ’と等しいことより、点ＶＸ’は点ＶＸと等しくなる。したがって、
（ｘｖｘ’，ｙｖｘ’）＝（ｘｖｘ，ｙｖｘ）
直線Ａ’ＶＸ’の長さは、
Ａ’ＶＸ’＝√（（ｘａ’−ｘｖｘ’）２＋（ｙａ’−ｙｖｘ’）２）
したがって、任意の点Ｖの投影装置座標系のＸ座標（ｐｖｘ）は、
ｐｖｘ＝ｐｘａ＋（ｐｘｂ−ｐｘａ）＊Ａ’ＶＸ’／Ａ’Ｂ’
となる。
【００６７】
▲２▼ Ｙ座標の計算
点Ｖを通り直線ＡＢと平行な直線と、直線ＡＣとの交点を、ＶＹ（ｘｖｙ，ｙｖｙ）とする。
点Ｖを通り直線ＡＢと平行な直線をｙ＝Ξｘ＋ζとすると、
Ξ＝ａ、ζ＝ｙｖ−Ξ＊ｘｖ
したがって点ＶＹは、
（ｘｖｙ，ｙｖｙ）＝（（ζ＊ｅ＋ｆ）／（１−Ξ＊ｅ），（Ξ＊ｆ＋ζ）／（１−Ξ＊ｅ））
ここで、点Ａは点Ａ’と等しく、点Ｃは点Ｃ’と等しいことより、点ＶＹ’は点ＶＹと等しくなる。したがって、
（ｘｖｙ’，ｙｖｙ’）＝（ｘｖｙ，ｙｖｙ）
直線Ａ’ＶＹ’の長さは、
Ａ’ＶＹ’＝√（（ｘａ’−ｘｖｙ’）２＋（ｙａ’−ｙｖｙ’）２）
したがって、任意の点Ｖの投影装置座標系のＹ座標（ｐｖｙ）は、
ｐｖｙ＝ｐｙａ＋（ｐｙｃ−ｐｙａ）＊Ａ’ＶＹ’／Ａ’Ｃ’
となる。
【００６８】
▲３▼ 任意の点Ｖの、投影装置座標系における座標は、ＰＶ（ｐｖｘ，ｐｖｙ）となる。
【００６９】
次に、カメラにて検出した光強度の分布状況から、光の中心点を算出するための算出手段を図１１を用いて説明する。訓練映像は、その内容により輝度が大きく変化することがないので、画面全体の１０フレームの移動平均輝度を算出し、この値を基準値（Ｖｓ）とする。
【００７０】
基準値と各ドットの輝度レベル（Ｖ（ｘｎ，ｙｎ））を比較し、下記条件が成立した場合、光の照射有りと判断する。
Ｖ（ｘｎ，ｙｎ）≧Ａ＊Ｖｓ ｏｒ Ｖ（ｘｎ，ｙｎ）≧Ｂ＊Ｖｍａｘ
ただし、
Ｖｍａｘ：カメラの最大輝度レベル
Ａ：閾値係数Ａ
Ｂ：閾値係数Ｂ
とする。
【００７１】
光の照射有りと判断した場合、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に、前後各ｃドットの輝度レベルから、光の照射位置座標を算出する。
【００７２】
（１） Ｘ軸方向の（ｘｎ−ｃ）ラインから（ｘｎ＋ｃ）ラインまでの各ライン毎に、Ｙ軸方向の（ｙｎ−ｃ）ドットから（ｙｎ＋ｃ）ドットの各輝度レベルから基準値を差し引いたものの合計（ＳＶ（ｘｎ））を算出する。また、各合計のうち最大値（ＳＶ（ｘｎ）ｍａｘ）を記憶する。最大値（ＳＶ（ｘｎ）ｍａｘ）は、数１となる。
【００７３】
【数１】
【００７４】
（２） Ｙ軸方向の（ｙｎ−ｃ）ラインから（ｙｎ＋ｃ）ラインまでの各ライン毎に、Ｘ軸方向の（ｘｎ−ｃ）ドットから（ｘｎ＋ｃ）ドットの各輝度レベルから基準値を差し引いたものの合計（ＳＶ（ｙｎ））を算出する。また、各合計のうち最大値（ＳＶ（ｙｎ）ｍａｘ）を記憶する。最大値（ＳＶ（ｙｎ）ｍａｘ）は、数２となる。
【００７５】
【数２】
【００７６】
（３） 上記（１）にて計算した各合計の総和（ＳＶ）を計算すると、数３となる。
【００７７】
【数３】
【００７８】
（４） 上記（３）にて計算した総和の１／２から、上記（１）にて計算したＸ軸方向の各合計を（ｘｎ−ｃ）ラインから順次差し引き、差し引いた結果が０（ゼロ）より小さくなるＸ軸方向のラインを求め、重心のＸ座標を算出する。
【００７９】
ＤＸ＝ＳＶ／２
ＤＸ−ＳＶ（ｘｎ）≧０の場合
ＤＸ＝ＤＸ−ＳＶ（ｘｎ）とし、次のライン（（ｘｎ＋１）ライン）の合計を差し引き比較する。
ＤＸ−ＳＶ（ｘｎ）＜０の場合
このときの（ｘｎ）ラインをＸ軸方向の重心ラインとし、重心のＸ座標（ｘｖ）は、
ｘｖ＝ｘｎ＋ＤＸ／ＳＶ（ｘｎ）ｍａｘ
となる。
【００８０】
（５） 上記（３）にて計算した総和の１／２から、上記（２）にて計算したＹ軸方向の各合計を、（ｙｎ−ｃ）ラインから順次差し引き、差し引いた結果が０（ゼロ）より小さくなるＹ軸方向のラインを求め、重心のＹ座標を算出する。
【００８１】
ＤＹ＝ＳＶ／２
ＤＹ−ＳＶ（ｙｎ）＜０の場合
このときの（ｙｎ）ラインをＸ軸方向の重心ラインとし、重心のＹ座標（ｙｖ）は下記となる。
ｙｖ＝ｙｎ＋ＤＹ／ＳＶ（ｙｎ）ｍａｘ
ＤＹ−ＳＶ（ｙｎ）≧０の場合
ＤＹ＝ＤＹ−ＳＶ（ｙｎ）とし、次のライン（（ｙｎ＋１）ライン）の合計を差し引き比較する。
【００８２】
（６）上記（４）および（５）で算出した座標（ｘｖ，ｙｖ）が光の照射位置座標を示すものである。
【００８３】
ここで、本発明の参考例を図１２に示す。本参考例は、射撃訓練を行う空間２と、映像を投影するためのスクリーン１と、投影装置４と、訓練を行うために光を発射する模擬火器３と、模擬火器にて射撃を行った場合の着弾位置を検出するためのカメラ５と、装置を制御するコンピュータ１２から構成されている。
【００８４】
また、カメラにて検出した着弾位置の歪みを補正して計測する方法を図１３を用いて説明する。本例は、標的を斜め前方から撮像するビデオカメラと、標的画像を処理し弾痕を採点する補正採点手段と、補正採点手段が記憶し採点した結果を表示するテレビモニタとを備えている。
【００８５】
図１３において、標的画像の最外側の略楕円Ｑ１の長軸と短軸の交点から仮の中心Ｏ’を求め、この仮の中心Ｏ’を含む最内側の略楕円ＱｎをウインドウＷに設定して標的画像の中心Ｏを求める。この中心Ｏを通る任意の略楕円の長軸をＸ軸とし、このＸ軸に中心で直交する短軸をＹ軸とし、これらのＸ軸とＹ軸の交点を原点Ｏとする座標を形成する。
【００８６】
Ｘ軸を境にして、弾痕Ｃ’の座標（ａ，ｂ）が領域Ｎにあるときは、値ｂを歪み率ｂ１／ａ１で除して補正し、弾痕座標（ａ，ｂ）が領域Ｍにあるときは、値ｂを歪み率ｂ２／ａ２で除して、正円状に補正した弾痕Ｃの座標（ａ，ｃ）を得る。
【００８７】
しかし、投影装置およびカメラは、スクリーンの正面に訓練員が立って訓練を行う空間とスクリーンの間に設置する必要があり、訓練を行う空間の広さが制限されてしまう。また、大きな動画標的を近くから撮影した場合に発生する、視矢方向に対して横方向に発生する歪みの補正が考慮されていないという問題があった。
【００８８】
本発明の前記実施形態によれば、訓練映像は補正手段により任意の不等辺四辺形状に変形させることができるため、被訓練者が訓練を行う空間を確保するために投影装置をスクリーンに対して任意の位置に設置しても、訓練映像を投影装置にてスクリーン上に正しい形で投影することができる。
【００８９】
また、着弾位置を検出するカメラにて検出した着弾位置を投影映像上の座標系に変換するための変換手段により、上記カメラを、被訓練者が訓練を行う空間を確保するために投影装置をスクリーンに対して任意の位置に設置しても、投影映像の座標系に合致した位置を入手することができる。以上により、射撃訓練を行うための空間を確保することができる。
【００９０】
また、模擬火器から発射される光が発射方向に対して放射状に発射させることにより、カメラの各ドット毎の輝度レベルの分布状況を認識し、その分布状況から光の中心点を算出するための算出手段により、正確に着弾位置座標を入手することが可能となる。
【００９１】
さらに、被訓練者の訓練状況を撮影するカメラと、被訓練者の訓練中の音声を集音するためのマイクと、撮影した映像および音声を記録する記録装置と、記録した映像および音声を訓練結果と同時に再生する再生手段と、再生した再生映像を表示するモニタと、再生した音声を出力するスピーカにより、訓練中の被訓練者の訓練状況を記録再生することが可能となり、的確な訓練指導を行うことが可能となる。
【００９２】
【発明の効果】
上述のとおり、本発明によれば、射撃訓練を行うための空間を確保するとともに、大型のスクリーンにて射撃訓練を行った場合でも、着弾位置の検出精度を確保することができる装置を提供することにある。また、更に射撃判断を養う訓練において、的確な指導を実施することができる装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係わる可搬式映像射撃訓練装置の構成を示す図。
【図２】本発明において、カメラにて検出した着弾位置を投影映像上の座標系に変換するための変換手段を説明する図。
【図３】本発明において、カメラにて検出した着弾位置を投影映像上の座標系に変換するための変換手段を説明する図。
【図４】本発明において、カメラにて検出した着弾位置を投影映像上の座標系に変換するための変換手段を説明する図。
【図５】本発明において、カメラにて検出した着弾位置を投影映像上の座標系に変換するための変換手段を説明する図。
【図６】本発明において、カメラにて検出した着弾位置を投影映像上の座標系に変換するための変換手段を説明する図。
【図７】本発明において、カメラにて検出した着弾位置を投影映像上の座標系に変換するための変換手段を説明する図。
【図８】本発明において、カメラにて検出した着弾位置を投影映像上の座標系に変換するための変換手段を説明する図。
【図９】本発明において、カメラにて検出した着弾位置を投影映像上の座標系に変換するための変換手段を説明する図。
【図１０】本発明において、カメラにて検出した着弾位置を投影映像上の座標系に変換するための変換手段を説明する図。
【図１１】本発明において、着弾位置の計算方法を説明する図。
【図１２】本発明に対する一参考例の構成を示す図。
【図１３】参考例における補正計算原理を説明する図。
【符号の説明】
１ スクリーン
２ 射撃訓練を行う空間
３ 模擬火器
４ 投影装置
５ 着弾位置を検出するカメラ
６ マイク
７ 訓練状況を監視するカメラ
８ コンピュータ
９ スピーカ
１０ 訓練映像
１１ モニタ
１２ コンピュータ
【発明の属する技術分野】
本発明は可搬型映像射撃訓練装置に係り、特に、投影装置、スクリーン、カメラ、模擬火器等の持ち運び自由な機器類を任意に配置して、スクリーン上に投影した訓練映像から、カメラを用いて着弾位置を計算する可搬型映像射撃訓練装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の装置は、射撃訓練を行う空間と、映像を投影するためのスクリーンと、投影装置と、訓練を行うために光を発射する模擬火器と、模擬火器にて射撃を行った場合の着弾位置を検出するためのカメラと、装置を制御するコンピュータなどから構成されている。
【０００３】
また、カメラにて検出した着弾位置の歪みを補正して計測する方法として、特開平８−２００９９６に示される方法がある。すなわち、標的を斜め前方から撮像するビデオカメラと、標的画像を処理し弾痕を採点する補正採点手段と、補正採点手段が記憶し採点した結果を表示するテレビモニタを設ける。
【０００４】
標的画像の最外側の略楕円の長軸と短軸の交点から仮の中心を求め、この仮の中心を含む最内側の略楕円をウインドウに設定して標的画像の中心を求める。この中心を通る任意の略楕円の長軸をＸ軸とし、このＸ軸に中心で直交する短軸をＹ軸とし、これらのＸ軸とＹ軸の交点を原点とする座標を形成する。Ｘ軸を境にして、弾痕の座標がある領域に応じて、所定の歪み率によって正円状に補正した弾痕の座標を得るようになっている（図１２、１３の参考例を参照）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の装置では、投影装置およびカメラは、訓練映像を投影するためのスクリーン平面に対して垂直な角度に設置することにより、投影装置から投影された映像のひずみを可能な限り減少させているが、スクリーンの正面に訓練員が立って訓練を行う空間とスクリーンの間に設置する必要があり、訓練を行う空間の広さが制限されてしまうという問題があった。
【０００６】
特に、持ち運び可能な可搬式の訓練装置で、射撃訓練を行うための空間を確保するために、投影装置とカメラを例えば訓練に支障のない天井に設置するような場合、設置のために長時間を要し、十分な訓練時間を確保できなくなる恐れがあった。
【０００７】
また、従来の装置では、変化のない固定された小さな標的像を使用し、その標的像を比較的遠くから撮影することにより、簡易的に補正しているので、大きな動画標的を近くから撮影した場合に発生する、視矢方向に対して横方向に発生する歪みの補正が考慮されていない。
【０００８】
さらに、着弾位置の検出精度はカメラの解像度で決定し、大きなスクリーンに対して射撃訓練を行う場合、着弾位置の検出誤差が大きくなってしまう。また、被訓練者の訓練状況が射撃結果として記録されるのみであるため、被訓練者の射撃に至るまでの経緯が残らず、特に射撃判断を養う訓練において、的確な指導を実施するという面で配慮されていない。
【０００９】
本発明の目的は、可搬型の機器類を任意に配置して、射撃訓練を行うための空間を確保するとともに、大型のスクリーンにて射撃訓練を行った場合でも、着弾位置の検出精度が確保でき、さらに射撃訓練の的確な指導を実施できる装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の可搬型映像射撃訓練装置は、射撃訓練を行なう空間に設置され、標的像となる訓練映像を結像する反射型のスクリーンと、該スクリーンに訓練映像を投影する投影装置と、射撃訓練の模擬弾丸として光を発射する模擬火器と、該模擬火器の射撃による着弾位置を検出する検出カメラとから構成される可搬型の射撃訓練装置であって、前記検出カメラと前記投影装置とは、前記スクリーンに対して異なる位置関係に任意に配置されると共に、前記スクリーン上で発生する訓練映像のひずみを補正する補正手段と、前記検出カメラが検出した着弾位置を前記訓練映像の座標系に変換する変換手段とを備え、前記補正手段は、前記投影装置により投影範囲を示す長方形の映像を前記スクリーンに投影し、該スクリーンに投影された前記長方形に対応する四辺形の４隅の点の座標を前記検出カメラで検出し、該４隅の点の座標を結んで得られる四辺形を正しい形の前記長方形として投影するための座標系の変換式を幾何学的な関係に基づいて求め、前記投影装置は、前記変換式を用いて前記訓練映像を伸張圧縮して前記スクリーンに正しい形の前記長方形に補正した補正訓練映像を投影し、前記変換手段は、前記スクリーンに投影された前記補正訓練映像上で検出した着弾位置を、幾何学的な関係に基づいて求めた変換式を用いて前記訓練映像の座標系に変換することを特徴とするものである。
【００１１】
本発明によれば、訓練映像を補正手段により任意の不等辺四辺形状に変形させることができるため、被訓練者が訓練を行う空間を確保するために、投影装置をスクリーンに対して任意の位置に設置しても、訓練映像をスクリーン上に正しい形で投影することができる。また、訓練空間を確保するために投影装置や着弾位置検出カメラをスクリーンに対して任意の位置に設置しても、該カメラで検出した着弾位置を投影映像上の座標系に変換するための変換手段により、投影映像の座標系に合致した位置を入手することができる。そのため、射撃訓練を行うための空間を確保することができる。
【００１２】
また、前記模擬火器は、光を発射方向に対して放射状または直進状に発射するものであり、前記着弾位置検出カメラは、前記スクリーン上に発射された光強度の分布状況を検出するものであり、該光強度の分布状況から光の中心点を算出する算出手段を備えたものとすることができる。これにより、模擬火器から発射される光強度から、上記カメラの各ドット毎の輝度レベルの分布状況を認識し、その分布状況から光の中心点を算出するための算出手段により、正確に着弾位置座標を入手することが可能となる。
【００１３】
また、前記射撃訓練の状況を撮影する訓練状況撮影カメラと、訓練中の音声を集音するマイクと、該訓練状況撮影カメラで撮影した映像および該マイクで集音した音声を記録する記録手段と、該記録手段で記録した映像および音声を、着弾位置およびその他の訓練結果と共に再生する再生手段と、該再生手段で再生した再生映像を表示するモニタおよび再生音声を出力するスピーカとを設けることができる。この場合、前記記録手段に記録された訓練状況の映像を、前記投影装置を用いて前記スクリーン上に再生するようにすることができる。これにより、訓練中の被訓練者の訓練状況を記録再生することが可能となり、的確な訓練指導を行うことが可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態の概要は、被訓練者の射撃位置の自由度を増大させ、可搬型映像射撃訓練装置の持ち運び自由な機器類を所定空間内に任意に配置したとき、スクリーン上の訓練映像に生じるひずみや着弾位置の誤認を正しく修正して、射撃訓練の向上と的確な指導を実施できるようにしたものである。
【００１５】
すなわち、図１において、スクリーン１上に投影した訓練映像１０上の着弾位置を、カメラ５を用いて計測する射撃訓練装置において、被訓練者の射撃位置の自由度を増大させるために、投影装置４、スクリーン１、カメラ５、模擬火器３等の持ち運び自由な機器類を、空間２内の任意の場所に配置したとき、スクリーン上の訓練映像に生じるひずみを正しい形に補正する補正手段や、着弾位置の誤った検出位置を、投影映像上の座標系に正しく変換する変換手段などを備えたものである。
【００１６】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。図１は本発明の実施形態に係わる可搬型映像射撃訓練装置の構成を示す図である。図２から図１０は本発明の実施形態に係わるカメラにて検出した着弾位置を投影映像上の座標系に変換するための変換手段を説明する図である。図１１は本発明の実施形態に係わる着弾位置検出補正計算原理を説明する図である。
【００１７】
本実施形態の装置は、図１に示すように、射撃訓練を行う空間２と、映像を投影する投影装置４と、映像が投影されるスクリーン１と、訓練を行うために弾丸の代わりに光を発射する模擬火器３と、模擬火器３の射撃による着弾位置を検出するためのカメラ５と、投影装置４にてスクリーン１に投影する訓練映像１０と、被訓練者の訓練状況を撮影するカメラ７と、被訓練者の訓練中の音声を集音するためのマイク６とを備えている。
【００１８】
なお、模擬火器３から発射される光が発射方向に対して放射状または直進状に発射されるものとし、カメラ５は模擬火器３から発射される光強度の分布状況を検出するカメラとする。
【００１９】
さらに、カメラ５にて検出した光強度の分布状況から光の中心点を算出するための算出手段と、カメラ５と投影装置４をスクリーン１に対して異なる位置関係に任意に設置し、スクリーン１上でひずみの発生する訓練映像を補正するための補正手段と、カメラにて検出した着弾位置を投影映像上の座標系に変換するための変換手段と、撮影した映像および音声を記録する記録装置などから構成されている。
【００２０】
また、記録した映像および音声を訓練結果と同時に再生する再生手段を有するコンピュータ８と、再生した再生映像を表示するモニタ１１と、再生した音声を出力するスピーカ９などを備えている。
【００２１】
被訓練者の射撃訓練を行う空間の確保は、以下の手順にて実現する。すなわち、投影装置４をスクリーン１の正面以外の任意の位置に設置し、投影装置から投影する映像がスクリーン全面からはみ出さずに投影されるように、映像データを圧縮伸張する。圧縮伸張は、スクリーン中心の垂線とスクリーン中心から投影装置の投影部中心を結ぶ線との水平方向および垂直方向の角度により、圧縮伸張率を算出する。
【００２２】
その後、スクリーン正面以外の任意の位置に設置した着弾位置を検出するカメラ５にて下記の調整を行う。
【００２３】
〔１〕
投影装置から投影範囲全体を示す長方形を投影する。
【００２４】
〔２〕
スクリーンに投影された訓練映像の全ての範囲が検出できるようにカメラの撮影範囲をパソコンからの通信制御で調整する。
【００２５】
〔３〕
投影装置から投影範囲の四隅の点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを順次投影する。投影装置座標系（中心を（０，０）とする）での出力座標は下記の、
Ａ（Ｐｘａ，Ｐｙａ）
Ｂ（Ｐｘｂ，Ｐｙｂ）
Ｃ（Ｐｘｃ，Ｐｙｃ）
Ｄ（Ｐｘｄ，Ｐｙｄ）
ここで、Ｐｘａ＝−Ｐｘｂ＝Ｐｘｃ＝−Ｐｘｄ
Ｐｙａ＝Ｐｙｂ＝−Ｐｙｃ＝−Ｐｙｄ とする。
【００２６】
〔４〕
カメラにて四隅の点が全て検知できるようズーム調整する。カメラはＴＩＬＬ端からＷＩＤＥ端方向へ調整する。（調整はパソコンから制御するが、制御できないカメラの場合は、手動でカメラのズーム調整を行う。）ここで、点ＡのＸ座標（ｘａ）と点ＢのＸ座標（ｘｂ）を比較し、ｘａ＞ｘｂの場合、カメラが逆さまに設置されていると判断し、以降、全ての検出点の正負を反転する（例：ｘｏ＝−１＊ｘｏ、ｙｏ＝−１＊ｙｏ）。
【００２７】
〔５〕
次に、傾きの補正を行う。カメラの撮影平面とスクリーンの平面との傾きの有無および方向により補正方法を決定する。
【００２８】
〔５.１〕
投影装置から四隅の点Ａ（左上）、Ｂ（右上）、Ｃ（左下）、Ｄ（右下）を順次投影し、カメラにて、Ａ（ｘａ，ｙａ）、Ｂ（ｘｂ，ｙｂ）、Ｃ（ｘｃ，ｙｃ）、Ｄ（ｘｄ，ｙｄ）を検出する。
【００２９】
〔５.２〕
線ＡＢと直線ＣＤの交点Ｅ（ｘｅ，ｙｅ）、および直線ＡＣと直線ＢＤの交点Ｆ（ｘｆ、ｙｆ）の算出する。
直線ＡＢ：ｙ＝ａ＊ｘ＋ｂ
ここで、ａ＝（ｙａ−ｙｂ）／（ｘａ−ｘｂ）、ｂ＝ｙａ−ａ＊ｘａ
直線ＣＤ：ｙ＝ｃ＊ｘ＋ｄ
ここで、ｃ＝（ｙｃ−ｙｄ）／（ｘｃ−ｘｄ）、ｄ＝ｙｃ−ｃ＊ｘｃ
ａ＝ｃの場合、交点Ｅは存在しない。
ａ≠ｃの場合、交点Ｅは、
（ｘｅ，ｙｅ）＝（（ｄ−ｂ）／（ａ−ｃ），ａ＊（ｄ−ｂ）／（ａ−ｃ）＋ｂ）
同様に、直線ＡＣ：ｘ＝ｅ＊ｙ＋ｆ
ここで、ｅ＝（ｘａ−ｘｃ）／（ｙａ−ｙｃ）、ｆ＝ｘａ−ｅ＊ｙａ
直線ＢＤ：ｘ＝ｇ＊ｙ＋ｈ
ここで、ｇ＝（ｘｂ−ｘｄ）／（ｙｂ−ｙｄ）、ｈ＝ｘｂ−ｇ＊ｙｂ
ｅ＝ｇの場合、交点Ｆは存在しない。
ｅ≠ｇの場合、交点Ｆは、
（ｘｆ，ｙｆ）＝（ｅ＊（ｈ−ｆ）／（ｅ−ｇ）＋ｆ，（ｈ−ｆ）／（ｅ−ｇ））
となる。
【００３０】
〔５.３〕
上記〔５.２〕より補正方法を決定する。
投影中心座標Ｇおよび傾き補正後の四隅の点Ａ’，Ｂ’，Ｃ’，Ｄ’を求める。
【００３１】
〔５.３.１〕
ａ≠ｃ，ｅ≠ｇの場合について、図２を参照し説明すると、
▲１▼ 投影中心座標Ｇ（ｘｇ，ｙｇ）を求める。
投影中心座標Ｇは、線ＡＤと線ＢＣの交点をＨ（ｘｈ，ｙｈ）とし、線ＦＨ上の点としたとき、角ＦＧＥが直角となる点である。
線ＡＤをｙ＝Ｊ＊ｘ＋Ｋとすると、
Ｊ＝（ｙａ−ｙｄ）／（ｘａ−ｘｄ）、Ｋ＝ｙａ−Ｊ＊ｘａとなり、
線ＢＣをｙ＝Ｍ＊ｘ＋Ｎとすると、
Ｍ＝（ｙｂ−ｙｃ）／（ｘｂ−ｘｃ）、Ｎ＝ｙｂ−Ｍ＊ｘｂとなる。
したがって、交点Ｈ（ｘｈ，ｙｈ）は、
（ｘｈ，ｙｈ）＝（（Ｎ−Ｋ）／（Ｊ−Ｍ），Ｊ＊（Ｎ−Ｋ）／（Ｊ−Ｍ）＋Ｋ）
となり、線ＦＨをｘ＝Ｑ＊ｙ＋Ｒとすると、
Ｑ＝（ｘｆ−ｘｈ）／（ｙｆ−ｙｈ）、Ｒ＝ｘｆ−Ｑ＊ｙｆとなる。
点Ｅを通る線ＦＨの垂線をｙ＝Ｓ＊ｘ＋Ｔとすると、
Ｓ＝−Ｑ、Ｔ＝ｙｅ−Ｓ＊ｘｅとなる。
したがって、点Ｇ（ｘｇ，ｙｇ）は
Ｇ（ｘｇ，ｙｇ）＝（（Ｑ＊Ｔ＋Ｒ）／（１−Ｑ＊Ｓ），（Ｒ＊Ｓ＋Ｔ）／（１−Ｑ＊Ｓ））
となる。
【００３２】
▲２▼ 点Ａを点Ａ’（ｘａ’，ｙａ’）とすると、
（ｘａ’，ｙａ’）＝（ｘａ，ｙａ） となる。
【００３３】
▲３▼ 点Ｂ’は点Ａを通る線ＥＧの平行線と線ＢＧの交点となる。
点Ａを通る線ＥＧの平行線をｙ＝Ｕ＊ｘ＋Ｖとすると、
Ｕ＝Ｓ、Ｖ＝ｙａ−Ｕ＊ｘａとなる。
線ＢＧをｙ＝ｉ＊ｘ＋ｊとすると、
ｉ＝ （ｙｂ−ｙｇ）／（ｘｂ−ｘｇ）、ｊ＝ｙｂ−ｉ＊ｘｂとなる。
したがって、交点Ｂ’（ｘｂ’，ｙｂ’）は、
（ｘｂ’，ｙｂ’）＝（（ｊ−Ｖ）／（Ｕ−ｉ），ｉ＊（ｊ−Ｖ）／（Ｕ−ｉ）＋ｊ）
となる。
【００３４】
▲４▼ 点Ｃ’は点Ａを通る線ＦＧの平行線と線ＣＧの交点となる。
点Ａを通る線ＦＧの平行線をｘ＝Ｗ＊ｙ＋Ｚとすると、
Ｗ＝Ｑ、Ｚ＝ｘａ−Ｗ＊ｙａとなる。
線ＣＧをｙ＝ｋ＊ｘ＋Ｌとすると、
ｋ＝（ｙｃ−ｙｇ）／（ｘｃ−ｘｇ），Ｌ＝ｙｃ−ｋ＊ｘｃとなる。
したがって、交点Ｃ’（ｘｃ’，ｙｃ’）は
（ｘｃ’，ｙｃ’）＝（（Ｌ＊Ｗ＋Ｚ）／（１−ｋ＊Ｗ），（ｋ＊Ｚ＋Ｌ）／（１−ｋ＊Ｗ））
となる。
【００３５】
▲５▼ したがって、点Ｄ’（ｘｄ’，ｙｄ’）は、点Ｂ’を通る線ＦＧの平行線と、点Ｃ’を通る線ＥＧの平行線の交点となる。
点Ｂ’を通る線ＦＧの平行線をｘ＝Ａ＊ｙ＋Ｂとすると、
Ａ＝Ｑ、Ｂ＝ｘｂ’−Ａ＊ｙｂ’となる。
点Ｃ’を通る線ＥＧの平行線をｙ＝Ｃ＊ｘ＋Ｄとすると、
Ｃ＝Ｓ、Ｄ＝ｙｃ’−Ｃ＊ｘｃ’となる。
したがって、交点Ｄ’（ｘｄ’，ｙｄ’）は、
（ｘｄ’，ｙｄ’）＝（（Ａ＊Ｄ＋Ｂ）／（１−Ａ＊Ｃ），（Ｂ＊Ｃ＋Ｄ）／（１−Ａ＊Ｃ））
となる。
【００３６】
〔５.３.２〕
ａ≠ｃ，ｅ＝ｇの場合について、図３を参照して説明すると、
▲１▼ 投影中心座標Ｇを求める。
点Ｇは、点Ｅを通り線ＢＤと垂直な線と線ＢＤとの交点となる。
点Ｅを通り線ＢＤと垂直な線をｙ＝ｍ＊ｘ＋ｎとすると、
ｇ≠０の場合 ｍ＝−ｇ ｎ＝ｙｅ−ｍ＊ｘｅ
ｇ＝０の場合 ｍ＝０ ｎ＝ｙｅ
したがって、点Ｇ（ｘｇ，ｙｇ）は、
（ｘｇ，ｙｇ）＝（（ｇ＊ｎ＋ｈ）／（１−ｇ＊ｍ），（ｈ＊ｍ＋ｎ）／（１−ｇ＊ｍ））
となる。
【００３７】
▲２▼ 点Ａを点Ａ’（ｘａ’，ｙａ’）とすると、
（ｘａ’，ｙａ’）＝（ｘａ，ｙａ）となる。
【００３８】
▲３▼ 点Ｂ’は点Ａ’を通り線ＥＧと平行な線と線ＢＤとの交点となる。
点Ａ’を通り線ＥＧと平行な線をｙ＝ｏ＊ｘ＋ｐとすると、
ｏ＝ｍ ｐ＝ｙａ’−ｏ＊ｘａ’
したがって、点Ｂ’（ｘｂ’，ｙｂ’）は、
（ｘｂ’，ｙｂ’）＝（（ｇ＊ｐ＋ｈ）／（１−ｏ＊ｇ），（ｏ＊ｈ＋ｐ）／（１−ｏ＊ｇ））
となる。
【００３９】
▲４▼ 点Ｃを点Ｃ’（ｘｃ’，ｙｃ’）とすると、
（ｘｃ’，ｙｃ’）＝（ｘｃ，ｙｃ）となる。
【００４０】
▲５▼ 点Ｄ’は点Ｃ’を通り、線ＥＧと平行な線と線ＢＤとの交点となる。
点Ｃ’を通り線ＥＧと平行な線をｙ＝ｑ＊ｘ＋ｒとすると、
ｑ＝ｍ ｒ＝ｙｃ’−ｏ＊ｘｃ’
したがって、点Ｄ’（ｘｄ’，ｙｄ’）は、
（ｘｄ’，ｙｄ’）＝（（ｇ＊ｒ＋ｈ）／（１−ｑ＊ｇ），（ｑ＊ｈ＋ｒ）／（１−ｑ＊ｇ））
となる。
【００４１】
〔５.３.３〕
ａ＝ｃ，ｅ≠ｇの場合について、図４を参照して説明すると、
▲１▼ 投影中心座標Ｇを求める。
点Ｇは、点Ｆを通り線ＣＤと垂直な線と、線ＣＤとの交点となる。
点Ｆを通り線ＣＤと垂直な線をｘ＝ｓ＊ｙ＋ｔとすると、
ｃ≠０の場合 ｓ＝−ｃ ｔ＝ｘｆ−ｓ＊ｙｆ
Ｇ＝０の場合 ｓ＝０ ｔ＝ｘｆ
したがって点Ｇ（ｘｇ，ｙｇ）は、
（ｘｇ，ｙｇ）＝（（ｄ＊ｓ＋ｔ）／（１−ｃ＊ｓ），（ｃ＊ｔ＋ｄ）／（１−ｃ＊ｓ））
となる。
【００４２】
▲２▼ 点Ａを点Ａ’（ｘａ’，ｙａ’）とすると、
（ｘａ’，ｙａ’）＝（ｘａ，ｙａ）
▲３▼ 点Ｂを点Ｂ’（ｘｂ’，ｙｂ’）とすると
（ｘｂ’，ｙｂ’）＝（ｘｂ，ｙｂ）となる。
【００４３】
▲４▼ 点Ｃ’は、点Ａ’を通り線ＦＧと平行な線と、線ＣＤとの交点となる。
点Ａ’を通り線ＦＧと平行な線をｘ＝ｕ＊ｙ＋ｖとすると、
ｕ＝ｓ ｖ＝ｘａ’−ｕ＊ｙａ’
したがって、点Ｃ’（ｘｃ’，ｙｃ’）は、
（ｘｂ’，ｙｂ’）＝（（ｄ＊ｕ＋ｖ）／（１−ｃ＊ｕ），（ｃ＊ｖ＋ｄ）／（１−ｃ＊ｕ））
となる。
【００４４】
▲５▼ 点Ｄ’は、点Ｂ’を通り線ＦＧと平行な線と、線ＣＤとの交点となる。
点Ｂ’を通り線ＦＧと平行な線をｘ＝ｗ＊ｙ＋ｚとすると、
ｗ＝ｓ ｚ＝ｘｂ’−ｗ＊ｙｂ’
したがって、点Ｄ’（ｘｄ’，ｙｄ’）は、
（ｘｄ’，ｙｄ’）＝（（ｄ＊ｗ＋ｚ）／（１−ｃ＊ｗ），（ｃ＊ｚ＋ｄ）／（１−ｃ＊ｗ））
となる。
【００４５】
〔５.３.４〕
ａ＝ｃ，ｅ＝ｇの場合
▲１▼ 投影中心座標Ｇは存在しない。
【００４６】
▲２▼ 点Ａを点Ａ’（ｘａ’，ｙａ’）とする。
（ｘａ’，ｙａ’）＝（ｘａ，ｙａ）
▲３▼ 点Ｂを点Ｂ’（ｘｂ’，ｙｂ’）とする。
（ｘｂ’，ｙｂ’）＝（ｘｂ，ｙｂ）
▲４▼ 点Ｃを点Ｃ’（ｘｃ’，ｙｃ’）とする。
（ｘｃ’，ｙｃ’）＝（ｘｃ，ｙｃ）
▲５▼ 点Ｄを点Ｄ’（ｘｄ’，ｙｄ’）とする。
（ｘｄ’，ｙｄ’）＝（ｘｄ，ｙｄ）
となる。
【００４７】
〔５.４〕
直線Ａ’Ｂ’、Ａ’Ｃ’、Ｃ’Ｄ’、Ｂ’Ｄ’の長さを算出する。
Ａ’Ｂ’＝√（（ｘａ’−ｘｂ’）２＋（ｙａ’−ｙｂ’）２）
Ａ’Ｃ’＝√（（ｘａ’−ｘｃ’）２＋（ｙａ’−ｙｃ’）２）
Ｃ’Ｄ’＝√（（ｘｃ’−ｘｄ’）２＋（ｙｃ’−ｙｄ’）２）
Ｂ’Ｄ’＝√（（ｘｂ’−ｘｄ’）２＋（ｙｂ’−ｙｄ’）２）
線Ａ’Ｂ’は、ｙ＝α＊ｘ＋βとすると、α＝（ｙａ’−ｙｂ’）／（ｘａ’−ｘｂ’）、
β＝ｙａ’−α＊ｘａ’
線Ａ’Ｃ’は、ｘ＝γ＊ｙ＋λとすると、γ＝（ｘａ’−ｘｃ’）／（ｙａ’−ｙｃ’）、
λ＝ｘａ’−γ＊ｙａ’
線Ｃ’Ｄ’は、ｙ＝Ｅ＊ｘ＋Ｆとすると、Ｅ＝（ｙｃ’−ｙｄ’）／（ｘｃ’−ｘｄ’）、Ｆ＝ｙｃ’−Ｅ＊ｘｃ’
線Ｂ’Ｄ’は、ｘ＝Ｇ＊ｙ＋Ｈとすると、Ｇ＝（ｘｂ’−ｘｄ’）／（ｙｂ’−ｙｄ’）、Ｈ＝ｘｂ’−Ｇ＊ｙｂ’
となる。
【００４８】
〔６〕
次に、歪み補正を行う。
倍率補正を行ったカメラ撮影映像と投影装置から出力する映像の間の歪みを補正する。カメラにて検出した任意の点をＶ（ｘｖ，ｙｖ）とすると、下記手順にて投影装置座標系への変換を行う。
【００４９】
〔６.１〕
ａ≠ｃ，ｅ≠ｇの場合について、図５を参照して説明する。
▲１▼ Ｘ座標の計算
直線ＦＶと直線ＡＢの交点をＶＸ（ｘｖｘ，ｙｖｘ）とする。
直線ＦＶをｘ＝δｙ＋εとすると、
δ＝ （ｘｆ−ｘｖ）／（ｙｆ−ｙｖ）、ε＝ｘｖ−δ＊ｙｖ
したがって点ＶＸは、
（ｘｖｘ，ｙｖｘ）＝（（δ＊ｂ＋ε）／（１−δ＊ａ），（ε＊ａ＋ｂ）／（１−δ＊ａ））
点ＶＸと点Ｇを通る直線ＧＶＸと、直線Ａ’Ｂ’の交点をＶＸ’（ｘｖｘ’，ｙｖｘ’）とする。
直線ＧＶＸをｘ＝ν＊ｙ＋ρとすると、
ν＝（ｘｇ−ｘｖｘ）／（ｙｇ−ｙｖｘ）、ρ＝ｘｇ−ν＊ｙｇ
したがって点ＶＸ’は、
（ｘｖｘ’，ｙｖｘ’）＝（（β＊ν＋ρ）／（１−α＊ν），（α＊ρ＋β）／（１−α＊ν））
直線Ａ’ＶＸ’の長さは、
Ａ’ＶＸ’＝√（（ｘａ’−ｘｖｘ’）２＋（ｙａ’−ｙｖｘ’）２）
したがって、任意の点Ｖの投影装置座標系のＸ座標（ｐｖｘ）は、
ｐｖｘ＝ｐｘａ＋（ｐｘｂ−ｐｘａ）＊Ａ’ＶＸ’／Ａ’Ｂ’
となる。
【００５０】
▲２▼ Ｙ座標の計算
直線ＥＶと直線ＡＣの交点をＶＹ（ｘｖｙ，ｙｖｙ）とする。
直線ＥＶをｙ＝ηｘ＋σとすると、
η＝（ｙｅ−ｙｖ）／（ｘｅ−ｘｖ）、σ＝ｙｖ−η＊ｘｖ
したがって点ＶＹは、
（ｘｖｙ，ｙｖｙ）＝（（σ＊ｅ＋ｆ）／（１−η＊ｅ），（η＊ｆ＋σ）／（１−η＊ｅ））
点ＶＹと点Ｇを通る直線ＧＶＹと、直線Ａ’Ｃ’の交点を、ＶＹ’（ｘｖｙ’，ｙｖｙ’）とする。
直線ＧＶＹをｙ＝τ＊ｘ＋ιとすると、
τ＝（ｙｇ−ｙｖｙ）／（ｘｇ−ｘｖｙ）、ι＝ｙｇ−τ＊ｘｇ
したがって点ＶＹ’は、
（ｘｖｙ’，ｙｖｙ’）＝（（γ＊ι＋λ）／（１−γ＊τ），（λ＊τ＋ι）／（１−γ＊τ））
直線Ａ’ＶＹ’の長さは、
Ａ’ＶＹ’＝√（（ｘａ’−ｘｖｙ’）２＋（ｙａ’−ｙｖｙ’）２）
したがって、任意の点Ｖの投影装置座標系のＹ座標（ｐｖｙ）は、
ｐｖｙ＝ｐｙａ＋（ｐｙｃ−ｐｙａ）＊Ａ’ＶＹ’／Ａ’Ｃ’
となる。
【００５１】
▲３▼ 任意の点Ｖの投影装置座標系における座標は、ＰＶ（ｐｖｘ，ｐｖｙ）となる。
【００５２】
〔６.２〕
ａ≠ｃ，ｅ＝ｇの場合
▲１▼ Ｘ座標の計算
（ア） まず、点Ｇと点Ｂとが同じ点の場合について、図６を参照して説明する。
【００５３】
点Ｖを通り直線ＡＣと平行な直線と、直線ＣＤとの交点を、ＶＸ（ｘｖｘ，ｙｖｘ）とする。
点Ｖを通り直線ＡＣと平行な直線を、
ｘ＝κｙ＋φ とすると、
κ＝ｅ、φ＝ｘｖ−κ＊ｙｖ
したがって点ＶＸは、
（ｘｖｘ，ｙｖｘ）＝（（κ＊ｄ＋φ）／（１−κ＊ｃ），（φ＊ｃ＋ｄ）／（１−κ＊ｃ））
となる。
【００５４】
点ＶＸと点Ｇを通る直線ＧＶＸと、直線Ｃ’Ｄ’の交点を、ＶＸ’（ｘｖｘ’，ｙｖｘ’）とする。
直線ＧＶＸをｘ＝μ＊ｙ＋ψとすると、
μ＝（ｘｇ−ｘｖｘ）／（ｙｇ−ｙｖｘ）、ψ＝ｘｇ−μ＊ｙｇ
したがって点ＶＸ’は、
（ｘｖｘ’，ｙｖｘ’）＝（（Ｆ＊μ＋ψ）／（１−Ｅ＊μ），（Ｅ＊ψ＋Ｆ）／（１−Ｅ＊μ））
直線Ｃ’ＶＸ’の長さは、
Ｃ’ＶＸ’＝√（（ｘｃ’−ｘｖｘ’）２＋（ｙｃ’−ｙｖｘ’）２）
したがって、任意の点Ｖの投影装置座標系のＸ座標（ｐｖｘ）は、
ｐｖｘ＝ｐｘｃ＋（ｐｘｄ−ｐｘｃ）＊Ｃ’ＶＸ’／Ｃ’Ｄ’
となる。
【００５５】
（イ） 点Ｇと点Ｂが異なる点の場合について、図７を参照して説明すると、点Ｖを通り直線ＡＣと平行な直線と、直線ＡＢとの交点を、ＶＸ（ｘｖｘ，ｙｖｘ）とする。
点Ｖを通り直線ＡＣと平行な直線を、
ｘ＝κｙ＋φとすると、
κ＝ｅ、φ＝ｘｖ−κ＊ｙｖ
したがって点ＶＸは、
（ｘｖｘ，ｙｖｘ）＝（（κ＊ｂ＋φ）／（１−κ＊ａ），（φ＊ａ＋ｂ）／（１−κ＊ａ））
となる。
【００５６】
点ＶＸと点Ｇを通る直線ＧＶＸと、直線Ａ’Ｂ’の交点を、ＶＸ’（ｘｖｘ’，ｙｖｘ’）とする。
直線ＧＶＸをｘ＝μ＊ｙ＋ψとすると、
μ＝（ｘｇ−ｘｖｘ）／（ｙｇ−ｙｖｘ）、ψ＝ｘｇ−μ＊ｙｇ
したがって点ＶＸ’は、
（ｘｖｘ’，ｙｖｘ’）＝（（β＊μ＋ψ）／（１−α＊μ），（α＊ψ＋β）／（１−α＊μ））
直線Ａ’ＶＸ’の長さは、
Ａ’ＶＸ’＝√（（ｘａ’−ｘｖｘ’）２＋（ｙａ’−ｙｖｘ’）２）
したがって、任意の点Ｖの投影装置座標系のＸ座標（ｐｖｘ）は、
ｐｖｘ＝ｐｘａ＋（ｐｘｂ−ｐｘａ）＊Ａ’ＶＸ’／Ａ’Ｂ’
となる。
【００５７】
▲２▼ Ｙ座標の計算
直線ＥＶと直線ＡＣの交点をＶＹ（ｘｖｙ，ｙｖｙ）とする。
直線ＥＶをｙ＝ξｘ＋υとすると、
ξ＝ （ｙｅ−ｙｖ）／（ｘｅ−ｘｖ）、υ＝ｙｖ−ξ＊ｘｖ
したがって点ＶＹは、
（ｘｖｙ，ｙｖｙ）＝（（υ＊ｅ＋ｆ）／（１−ξ＊ｅ），（ξ＊ｆ＋υ）／（１−ξ＊ｅ））
ここで、点Ａは点Ａ’と等しく、点Ｃは点Ｃ’と等しいことより、点ＶＹ’は点ＶＹと等しくなる。
したがって、（ｘｖｙ’，ｙｖｙ’）＝（ｘｖｙ，ｙｖｙ）
直線Ａ’ＶＹ’の長さは、
Ａ’ＶＹ’＝√（（ｘａ’−ｘｖｙ’）２＋（ｙａ’−ｙｖｙ’）２）
したがって、任意の点Ｖの投影装置座標系のＹ座標（ｐｖｙ）は、
ｐｖｙ＝ｐｙａ＋（ｐｙｃ−ｐｙａ）＊Ａ’ＶＹ’／Ａ’Ｃ’
となる。
【００５８】
▲３▼ 任意の点Ｖの、投影装置座標系における座標は、ＰＶ（ｐｖｘ，ｐｖｙ）となる。
【００５９】
〔６.３〕
ａ＝ｃ，ｅ≠ｇの場合
▲１▼ Ｘ座標の計算について、図８を参照して説明する。
直線ＦＶと直線ＡＢの交点をＶＸ（ｘｖｘ，ｙｖｘ）とする。
直線ＦＶをｘ＝Γｙ＋Ψとすると、
Γ＝ （ｘｆ−ｘｖ）／（ｙｆ−ｙｖ）、Ψ＝ｘｖ−Γ＊ｙｖ
したがって点ＶＸは、
（ｘｖｘ，ｙｖｘ）＝（（Γ＊ｂ＋Ψ）／（１−Γ＊ａ），（Ψ＊ａ＋ｂ）／（１−Γ＊ａ））
ここで、点Ａは点Ａ’と等しく、点Ｂは点Ｂ’と等しいことより、点ＶＸ’は点ＶＸと等しくなる。
したがって、（ｘｖｘ’，ｙｖｘ’）＝（ｘｖｘ，ｙｖｘ）
直線Ａ’ＶＸ’の長さは、
Ａ’ＶＸ’＝√（（ｘａ’−ｘｖｘ’）２＋（ｙａ’−ｙｖｘ’）２）
したがって、任意の点Ｖの投影装置座標系のＸ座標（ｐｖｘ）は、
ｐｖｘ＝ｐｘａ＋（ｐｘｂ−ｐｘａ）＊Ａ’ＶＸ’／Ａ’Ｂ’
となる。
【００６０】
▲２▼ Ｙ座標の計算
（ア） 点Ｇが点Ｃと同じ点の場合について、図９を参照して説明する。
【００６１】
点Ｖを通り直線ＡＢと平行な直線と、直線ＢＤとの交点を、ＶＹ（ｘｖｙ，ｙｖｙ）とする。
点Ｖを通り直線ＡＢと平行な直線をｙ＝Φｘ＋Πとすると、
Φ＝ａ、Π＝ｙｖ−Φ＊ｘｖ
したがって点ＶＹは、
（ｘｖｙ，ｙｖｙ）＝（（Π＊ｇ＋ｈ）／（１−Φ＊ｇ），（Φ＊ｈ＋Π）／（１−Φ＊ｇ））
となる。
【００６２】
点ＶＹと点Ｇを通る直線ＧＶＹと、直線Ｂ’Ｄ’の交点を、ＶＹ’（ｘｖｙ’，ｙｖｙ’）とする。
直線ＧＶＹをｙ＝Θ＊ｘ＋Λとすると、
Θ＝（ｙｇ−ｙｖｙ）／（ｘｇ−ｘｖｙ）、Λ＝ｙｇ−Θ＊ｘｇ
したがって点ＶＹ’は、
（ｘｖｙ’，ｙｖｙ’）＝（（Ｇ＊Λ＋Ｈ）／（１−Ｇ＊Θ），（Ｈ＊Θ＋Λ）／（１−Ｇ＊Θ））
直線Ｂ’ＶＹ’の長さは、
Ｂ’ＶＹ’＝√（（ｘｂ’−ｘｖｙ’）２＋（ｙｂ’−ｙｖｙ’）２）
したがって、任意の点Ｖの投影装置座標系のＹ座標（ｐｖｙ）は、
ｐｖｙ＝ｐｙｂ＋（ｐｙｄ−ｐｙｂ）＊Ｂ’ＶＹ’／Ｂ’Ｄ’
となる。
【００６３】
（イ） 点Ｇが点Ｃと異なる点の場合
点Ｖを通り直線ＡＢと平行な直線と、直線ＡＣとの交点を、ＶＹ（ｘｖｙ，ｙｖｙ）とする。
点Ｖを通り直線ＡＢと平行な直線をｙ＝Φｘ＋Πとすると、
Φ＝ａ、Π＝ｙｖ−Φ＊ｘｖ
したがって点ＶＹは、
（ｘｖｙ，ｙｖｙ）＝（（Π＊ｅ＋ｆ）／（１−Φ＊ｅ），（Φ＊ｆ＋Π）／（１−Φ＊ｅ））
となる。
【００６４】
点ＶＹと点Ｇを通る直線ＧＶＹと、直線Ａ’Ｃ’の交点を、ＶＹ’（ｘｖｙ’，ｙｖｙ’）とする。
直線ＧＶＹをｙ＝Θ＊ｘ＋Λとすると、
Θ＝（ｙｇ−ｙｖｙ）／（ｘｇ−ｘｖｙ）、Λ＝ｙｇ−Θ＊ｘｇ
したがって点ＶＹ’は、
（ｘｖｙ’，ｙｖｙ’）＝（（γ＊Λ＋λ）／（１−γ＊Θ），（λ＊Θ＋Λ）／（１−γ＊Θ））
直線Ａ’ＶＹ’の長さは、
Ａ’ＶＹ’＝√（（ｘａ’−ｘｖｙ’）２＋（ｙａ’−ｙｖｙ’）２）
したがって、任意の点Ｖの投影装置座標系のＹ座標（ｐｖｙ）は、
ｐｖｙ＝ｐｙａ＋（ｐｙｃ−ｐｙａ）＊Ａ’ＶＹ’／Ａ’Ｃ’
となる。
【００６５】
▲３▼ 任意の点Ｖの、投影装置座標系における座標は、ＰＶ（ｐｖｘ，ｐｖｙ）となる。
【００６６】
〔６.４〕
ａ＝ｃ，ｅ＝ｇの場合について、図１０を参照して説明すると、
▲１▼ Ｘ座標の計算
点Ｖを通り直線ＡＣと平行な直線と、直線ＡＢとの交点を、ＶＸ（ｘｖｘ，ｙｖｘ）とする。
点Ｖを通り直線ＡＣと平行な直線をｘ＝Δｙ＋Υとすると、
Δ＝ｅ、Υ＝ｘｖ−Δ＊ｙｖ
したがって点ＶＸは、
（ｘｖｘ，ｙｖｘ）＝（（Δ＊ｂ＋Υ）／（１−Δ＊ａ），（Υ＊ａ＋ｂ）／（１−Δ＊ａ））
ここで、点Ａは点Ａ’と等しく、点Ｂは点Ｂ’と等しいことより、点ＶＸ’は点ＶＸと等しくなる。したがって、
（ｘｖｘ’，ｙｖｘ’）＝（ｘｖｘ，ｙｖｘ）
直線Ａ’ＶＸ’の長さは、
Ａ’ＶＸ’＝√（（ｘａ’−ｘｖｘ’）２＋（ｙａ’−ｙｖｘ’）２）
したがって、任意の点Ｖの投影装置座標系のＸ座標（ｐｖｘ）は、
ｐｖｘ＝ｐｘａ＋（ｐｘｂ−ｐｘａ）＊Ａ’ＶＸ’／Ａ’Ｂ’
となる。
【００６７】
▲２▼ Ｙ座標の計算
点Ｖを通り直線ＡＢと平行な直線と、直線ＡＣとの交点を、ＶＹ（ｘｖｙ，ｙｖｙ）とする。
点Ｖを通り直線ＡＢと平行な直線をｙ＝Ξｘ＋ζとすると、
Ξ＝ａ、ζ＝ｙｖ−Ξ＊ｘｖ
したがって点ＶＹは、
（ｘｖｙ，ｙｖｙ）＝（（ζ＊ｅ＋ｆ）／（１−Ξ＊ｅ），（Ξ＊ｆ＋ζ）／（１−Ξ＊ｅ））
ここで、点Ａは点Ａ’と等しく、点Ｃは点Ｃ’と等しいことより、点ＶＹ’は点ＶＹと等しくなる。したがって、
（ｘｖｙ’，ｙｖｙ’）＝（ｘｖｙ，ｙｖｙ）
直線Ａ’ＶＹ’の長さは、
Ａ’ＶＹ’＝√（（ｘａ’−ｘｖｙ’）２＋（ｙａ’−ｙｖｙ’）２）
したがって、任意の点Ｖの投影装置座標系のＹ座標（ｐｖｙ）は、
ｐｖｙ＝ｐｙａ＋（ｐｙｃ−ｐｙａ）＊Ａ’ＶＹ’／Ａ’Ｃ’
となる。
【００６８】
▲３▼ 任意の点Ｖの、投影装置座標系における座標は、ＰＶ（ｐｖｘ，ｐｖｙ）となる。
【００６９】
次に、カメラにて検出した光強度の分布状況から、光の中心点を算出するための算出手段を図１１を用いて説明する。訓練映像は、その内容により輝度が大きく変化することがないので、画面全体の１０フレームの移動平均輝度を算出し、この値を基準値（Ｖｓ）とする。
【００７０】
基準値と各ドットの輝度レベル（Ｖ（ｘｎ，ｙｎ））を比較し、下記条件が成立した場合、光の照射有りと判断する。
Ｖ（ｘｎ，ｙｎ）≧Ａ＊Ｖｓ ｏｒ Ｖ（ｘｎ，ｙｎ）≧Ｂ＊Ｖｍａｘ
ただし、
Ｖｍａｘ：カメラの最大輝度レベル
Ａ：閾値係数Ａ
Ｂ：閾値係数Ｂ
とする。
【００７１】
光の照射有りと判断した場合、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に、前後各ｃドットの輝度レベルから、光の照射位置座標を算出する。
【００７２】
（１） Ｘ軸方向の（ｘｎ−ｃ）ラインから（ｘｎ＋ｃ）ラインまでの各ライン毎に、Ｙ軸方向の（ｙｎ−ｃ）ドットから（ｙｎ＋ｃ）ドットの各輝度レベルから基準値を差し引いたものの合計（ＳＶ（ｘｎ））を算出する。また、各合計のうち最大値（ＳＶ（ｘｎ）ｍａｘ）を記憶する。最大値（ＳＶ（ｘｎ）ｍａｘ）は、数１となる。
【００７３】
【数１】
（２） Ｙ軸方向の（ｙｎ−ｃ）ラインから（ｙｎ＋ｃ）ラインまでの各ライン毎に、Ｘ軸方向の（ｘｎ−ｃ）ドットから（ｘｎ＋ｃ）ドットの各輝度レベルから基準値を差し引いたものの合計（ＳＶ（ｙｎ））を算出する。また、各合計のうち最大値（ＳＶ（ｙｎ）ｍａｘ）を記憶する。最大値（ＳＶ（ｙｎ）ｍａｘ）は、数２となる。
【００７５】
【数２】
（３） 上記（１）にて計算した各合計の総和（ＳＶ）を計算すると、数３となる。
【００７７】
【数３】
（４） 上記（３）にて計算した総和の１／２から、上記（１）にて計算したＸ軸方向の各合計を（ｘｎ−ｃ）ラインから順次差し引き、差し引いた結果が０（ゼロ）より小さくなるＸ軸方向のラインを求め、重心のＸ座標を算出する。
【００７９】
ＤＸ＝ＳＶ／２
ＤＸ−ＳＶ（ｘｎ）≧０の場合
ＤＸ＝ＤＸ−ＳＶ（ｘｎ）とし、次のライン（（ｘｎ＋１）ライン）の合計を差し引き比較する。
ＤＸ−ＳＶ（ｘｎ）＜０の場合
このときの（ｘｎ）ラインをＸ軸方向の重心ラインとし、重心のＸ座標（ｘｖ）は、
ｘｖ＝ｘｎ＋ＤＸ／ＳＶ（ｘｎ）ｍａｘ
となる。
【００８０】
（５） 上記（３）にて計算した総和の１／２から、上記（２）にて計算したＹ軸方向の各合計を、（ｙｎ−ｃ）ラインから順次差し引き、差し引いた結果が０（ゼロ）より小さくなるＹ軸方向のラインを求め、重心のＹ座標を算出する。
【００８１】
ＤＹ＝ＳＶ／２
ＤＹ−ＳＶ（ｙｎ）＜０の場合
このときの（ｙｎ）ラインをＸ軸方向の重心ラインとし、重心のＹ座標（ｙｖ）は下記となる。
ｙｖ＝ｙｎ＋ＤＹ／ＳＶ（ｙｎ）ｍａｘ
ＤＹ−ＳＶ（ｙｎ）≧０の場合
ＤＹ＝ＤＹ−ＳＶ（ｙｎ）とし、次のライン（（ｙｎ＋１）ライン）の合計を差し引き比較する。
【００８２】
（６）上記（４）および（５）で算出した座標（ｘｖ，ｙｖ）が光の照射位置座標を示すものである。
【００８３】
ここで、本発明の参考例を図１２に示す。本参考例は、射撃訓練を行う空間２と、映像を投影するためのスクリーン１と、投影装置４と、訓練を行うために光を発射する模擬火器３と、模擬火器にて射撃を行った場合の着弾位置を検出するためのカメラ５と、装置を制御するコンピュータ１２から構成されている。
【００８４】
また、カメラにて検出した着弾位置の歪みを補正して計測する方法を図１３を用いて説明する。本例は、標的を斜め前方から撮像するビデオカメラと、標的画像を処理し弾痕を採点する補正採点手段と、補正採点手段が記憶し採点した結果を表示するテレビモニタとを備えている。
【００８５】
図１３において、標的画像の最外側の略楕円Ｑ１の長軸と短軸の交点から仮の中心Ｏ’を求め、この仮の中心Ｏ’を含む最内側の略楕円ＱｎをウインドウＷに設定して標的画像の中心Ｏを求める。この中心Ｏを通る任意の略楕円の長軸をＸ軸とし、このＸ軸に中心で直交する短軸をＹ軸とし、これらのＸ軸とＹ軸の交点を原点Ｏとする座標を形成する。
【００８６】
Ｘ軸を境にして、弾痕Ｃ’の座標（ａ，ｂ）が領域Ｎにあるときは、値ｂを歪み率ｂ１／ａ１で除して補正し、弾痕座標（ａ，ｂ）が領域Ｍにあるときは、値ｂを歪み率ｂ２／ａ２で除して、正円状に補正した弾痕Ｃの座標（ａ，ｃ）を得る。
【００８７】
しかし、投影装置およびカメラは、スクリーンの正面に訓練員が立って訓練を行う空間とスクリーンの間に設置する必要があり、訓練を行う空間の広さが制限されてしまう。また、大きな動画標的を近くから撮影した場合に発生する、視矢方向に対して横方向に発生する歪みの補正が考慮されていないという問題があった。
【００８８】
本発明の前記実施形態によれば、訓練映像は補正手段により任意の不等辺四辺形状に変形させることができるため、被訓練者が訓練を行う空間を確保するために投影装置をスクリーンに対して任意の位置に設置しても、訓練映像を投影装置にてスクリーン上に正しい形で投影することができる。
【００８９】
また、着弾位置を検出するカメラにて検出した着弾位置を投影映像上の座標系に変換するための変換手段により、上記カメラを、被訓練者が訓練を行う空間を確保するために投影装置をスクリーンに対して任意の位置に設置しても、投影映像の座標系に合致した位置を入手することができる。以上により、射撃訓練を行うための空間を確保することができる。
【００９０】
また、模擬火器から発射される光が発射方向に対して放射状に発射させることにより、カメラの各ドット毎の輝度レベルの分布状況を認識し、その分布状況から光の中心点を算出するための算出手段により、正確に着弾位置座標を入手することが可能となる。
【００９１】
さらに、被訓練者の訓練状況を撮影するカメラと、被訓練者の訓練中の音声を集音するためのマイクと、撮影した映像および音声を記録する記録装置と、記録した映像および音声を訓練結果と同時に再生する再生手段と、再生した再生映像を表示するモニタと、再生した音声を出力するスピーカにより、訓練中の被訓練者の訓練状況を記録再生することが可能となり、的確な訓練指導を行うことが可能となる。
【００９２】
【発明の効果】
上述のとおり、本発明によれば、射撃訓練を行うための空間を確保するとともに、大型のスクリーンにて射撃訓練を行った場合でも、着弾位置の検出精度を確保することができる装置を提供することにある。また、更に射撃判断を養う訓練において、的確な指導を実施することができる装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係わる可搬式映像射撃訓練装置の構成を示す図。
【図２】本発明において、カメラにて検出した着弾位置を投影映像上の座標系に変換するための変換手段を説明する図。
【図３】本発明において、カメラにて検出した着弾位置を投影映像上の座標系に変換するための変換手段を説明する図。
【図４】本発明において、カメラにて検出した着弾位置を投影映像上の座標系に変換するための変換手段を説明する図。
【図５】本発明において、カメラにて検出した着弾位置を投影映像上の座標系に変換するための変換手段を説明する図。
【図６】本発明において、カメラにて検出した着弾位置を投影映像上の座標系に変換するための変換手段を説明する図。
【図７】本発明において、カメラにて検出した着弾位置を投影映像上の座標系に変換するための変換手段を説明する図。
【図８】本発明において、カメラにて検出した着弾位置を投影映像上の座標系に変換するための変換手段を説明する図。
【図９】本発明において、カメラにて検出した着弾位置を投影映像上の座標系に変換するための変換手段を説明する図。
【図１０】本発明において、カメラにて検出した着弾位置を投影映像上の座標系に変換するための変換手段を説明する図。
【図１１】本発明において、着弾位置の計算方法を説明する図。
【図１２】本発明に対する一参考例の構成を示す図。
【図１３】参考例における補正計算原理を説明する図。
【符号の説明】
１ スクリーン
２ 射撃訓練を行う空間
３ 模擬火器
４ 投影装置
５ 着弾位置を検出するカメラ
６ マイク
７ 訓練状況を監視するカメラ
８ コンピュータ
９ スピーカ
１０ 訓練映像
１１ モニタ
１２ コンピュータ
Claims (6)
- 射撃訓練を行なう空間に設置され、標的像となる訓練映像を結像する反射型のスクリーンと、該スクリーンに訓練映像を投影する投影装置と、射撃訓練の模擬弾丸として光を発射する模擬火器と、該模擬火器の射撃による着弾位置を検出する検出カメラとから構成される可搬型の射撃訓練装置であって、前記検出カメラと前記投影装置とは、前記スクリーンに対して異なる位置関係に任意に配置されると共に、前記スクリーン上で発生する訓練映像のひずみを補正する補正手段と、前記検出カメラが検出した着弾位置を前記訓練映像の座標系に変換する変換手段とを備え、
前記補正手段は、前記投影装置により投影範囲を示す長方形の映像を前記スクリーンに投影し、該スクリーンに投影された前記長方形に対応する四辺形の４隅の点の座標を前記検出カメラで検出し、該４隅の点の座標を結んで得られる四辺形を正しい形の前記長方形として投影するための座標系の変換式を幾何学的な関係に基づいて求め、
前記投影装置は、前記変換式を用いて前記訓練映像を伸張圧縮して前記スクリーンに正しい形の前記長方形に補正した補正訓練映像を投影し、
前記変換手段は、前記スクリーンに投影された前記補正訓練映像上で検出した着弾位置を、幾何学的な関係に基づいて求めた変換式を用いて前記訓練映像の座標系に変換することを特徴とする可搬型映像射撃訓練装置。 - 請求項１に記載の可搬型映像射撃訓練装置において、
前記検出カメラは、前記模擬火器から前記スクリーン上に発射された光強度の分布状況を検出し、該光強度の分布状況から光の中心点を算出して、該中心点を前記変換式を用いて前記訓練映像の座標系に変換して前記着弾位置を算出する算出手段を備えたことを特徴とする可搬型映像射撃訓練装置。 - 請求項１又は２に記載の可搬型映像射撃訓練装置において、
前記射撃訓練の状況を撮影する訓練状況撮影カメラと、訓練中の音声を集音するマイクと、該訓練状況撮影カメラで撮影した映像および該マイクで集音した音声を記録する記録手段と、該記録手段で記録した映像および音声を、着弾位置およびその他の訓練結果と共に再生する再生手段と、該再生手段で再生した再生映像を表示するモニタおよび再生音声を出力するスピーカとを有することを特徴とする可搬型映像射撃訓練装置。 - 請求項３に記載の可搬型映像射撃訓練装置において、前記記録手段に記録された訓練状況の映像を、前記投影装置を用いて前記スクリーン上に再生することを特徴とする可搬型映像射撃訓練装置。
- 請求項１〜４のうちいずれか１項に記載の可搬型映像射撃訓練装置において、前記射撃訓練の標的像に動画の訓練映像を用いることを特徴とする可搬型映像射撃訓練装置。
- 請求項１〜５のうちいずれか１項に記載の可搬型映像射撃訓練装置において、前記着弾位置検出カメラはデジタルカメラであることを特徴とする可搬型映像射撃訓練装置。
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