JP5637589B2 - 射撃訓練装置 - Google Patents

Description

本発明は、銃の照準点を確認することのできる射撃訓練装置に関する。

標的を使用して射撃訓練を行う射撃訓練装置が知られている。例えば特許文献１に記載される技術にあっては、銃から実弾を発射し、標的に弾丸が弾着した際に発生する衝撃を標的側で検出して弾着数を計数し、その計数結果を射撃側に無線伝送して表示又はプリントアウトするように構成している。
上記した特許文献１に記載される射撃訓練装置では、射撃手は一連の射撃訓練終了後に弾着点を確認することはできるが、照準点は確認することができない。
照準点を確認する技術としては、以下の方式が知られている。
（１）銃にレーザ送信機と受信機を取り付けると共に、標的にレーザ光の反射板を設置する。レーザ送信機から送信して反射板で反射したレーザ光を受信機で受信し、ＰＳＤ法で解析する。
（２）銃にレーザ送信機を取り付け、スクリーン等へレーザ光の送信を行い、カメラでスクリーン上のレーザの照射点を撮影する。

特開平１１−１４２０９２号公報

上記した（１）（２）の方式には、以下のような問題点があった。
・反射距離の調整が煩雑である。
・標的側にカメラが必要であり、設置が固定式になると共に、調整に時間を要する。
・屋外などの明るい環境ではレーザの照射点が見えない。
・太陽光などのレーザ光以外の強い光を受ける環境では、受光側が正確に弾着位置を判定できない。

本願発明は、上述の背景からなされたものであって、使用環境に関わらず照準点が確認可能であると共に、煩雑な調整作業が必要無い射撃訓練装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本願発明に係る射撃訓練装置にあっては、銃に取り付けられ、撮像画像内の所定ポイントが前記銃の照準方向と一致させられるカメラと、前記カメラの撮像画像の中から射撃目標を画像認識する画像認識手段と、前記射撃目標を示す特徴点と前記銃の照準点とを含む照準点画像を生成する画像生成手段とを備え、前記画像生成手段は、前記特徴点を前記照準点画像内の所定位置に表示すると共に、前記所定位置を基準としたときの、前記撮像画像における前記射撃目標に対する前記所定ポイントの位置に、前記照準点を表示するように構成した。

また、本願発明に係る射撃訓練装置にあっては、銃に取り付けられ、撮像画像内の所定ポイントが前記銃の照準方向と一致させられるカメラと、前記カメラの撮像画像に、前記所定ポイントを原点とするＸＹ座標を付与する座標付与手段と、前記カメラの撮像画像の中から射撃目標を画像認識する画像認識手段と、前記画像認識した射撃目標の座標を算出する座標算出手段と、前記算出した座標を、前記原点を中心に反転させた反転座標を算出する反転座標算出手段と、前記射撃目標を示す特徴点と前記銃の照準点とを含む照準点画像を生成する画像生成手段とを備え、前記画像生成手段は、前記照準点画像にＸＹ座標を付与し、当該ＸＹ座標の原点に前記特徴点を表示すると共に、当該ＸＹ座標上の前記反転座標位置に前記照準点を表示するように構成した。

本願に係る射撃訓練装置にあっては、使用環境に関わらず照準点が確認可能であると共に、煩雑な調整作業が必要無い。

本願発明に係る射撃訓練装置の構成を示す図である。 図１に示した表示画像生成部で実行される処理を示すフローチャートである。 図１に示した表示画像生成部における照準点の算出手法を説明する図である。 図１に示した表示画像生成部で生成される表示画像の基本構成を示す図である。 図１に示した表示画像生成部で生成される表示画像の例を示す図である。される表示画面の一例である。 本願発明の第２の実施の形態に係る表示画像生成部の処理を示すフローチャートである。 本願発明の第２の実施の形態に係る照準点の算出手法を説明する図である。

以下、本願発明の実施形態を説明する。
図１は、本願発明に係る射撃訓練装置の構成を示す図である。
図１に示すように、本願発明に係る射撃訓練装置１は、カメラ２と表示画像生成部３とを備える。

カメラ２は、銃４に取り付けられる。カメラ２は、その撮像中心（所定ポイント）が銃４の照準方向と一致するように、銃４に取り付けられる。ここで「撮像中心」とは、カメラ２の撮像画像の中心を意味する。
また、銃４にはトリガセンサ５が取り付けられる。トリガセンサ５は、銃４のトリガ６の操作を検出する検出部であり、トリガ６の操作を検出すると所定の信号（以下「トリガ検出信号」という）を出力する。
尚、銃４は、トリガ６が操作されると、弾丸を模擬したレーザ光を発射する。

カメラ２とトリガセンサ５は、送受信機７に接続される。送受信機７には、表示部（ディスプレイ）８が接続される。表示部８は、射手がその表示内容を確認できるよう、銃４の近傍に配置される。

表示画像生成部３は、後述する画像生成処理を行う処理部であり、その機能は統制所１０に配置されたコンピュータ等のハードウェア資源を利用して実現される。統制所１０にはさらに、表示画像生成部３に接続される送受信機１１と、キーボードやマウス等の操作部１２と、表示部（ディスプレイ）１３とが設けられる。

図１において符号２０は標的である。標的２０には、射撃目標Ｔが描かれる。図示の例では、標的２０に射撃目標Ｔを描いているが、射撃目標Ｔ自体を立体形状の標的としてもよい。

次いで、射撃訓練装置１の動作の概要について説明する。
カメラ２で撮像された画像（具体的にはそのデータ）とトリガセンサ５のトリガ検出信号は、送受信機７に入力される。
カメラ２の撮像中心は、上記したように銃４の照準方向と一致させられるため、射手によって銃４が射撃目標Ｔに向けられた状態では、当該射撃目標Ｔが撮像画像内に含まれることになる。
送受信機７は、入力した撮像画像とトリガ検出信号に時間情報を付すと共に、圧縮処理や変調処理などを施し、無線送信を行う。尚、カメラ２に時間情報を持たせ、カメラ２で撮像画像に時間情報を重畳させるようにしてもよい。

尚、図示は省略するが、銃４と標的２０は複数設けられる。それぞれの銃４には、カメラ２とトリガセンサ５が取り付けられると共に、送受信機７が接続される。各送受信機７は、それぞれ異なる無線チャネルで送受信を行う。

送受信機７から無線送信された撮像画像とトリガ検出信号は、統制所１０の送受信機１１で受信され、復調処理や伸張処理などが施された後、表示画像生成部３に入力される。表示画像生成部３は、入力した撮像画像とトリガ検出信号、及び、操作部１２からの表示項目選択指示（後述）に基づき、銃４の照準点や弾着点を表示した表示画像を生成する。尚、表示画像生成部３は図示しない記憶部（レコーダー）を備え、当該記憶部に入力した撮像画像やトリガ検出信号を保存することで、操作部１２からの入力に応じた任意のタイミングで任意の画像を生成することができる。

表示画面生成部３で生成された表示画像のデータは表示部１３に出力され、当該表示部１３に表示される。また、表示画像のデータは送受信機１１にも入力され、そこで圧縮処理や変調処理などが施された後、射手側の送受信機７に無線送信される。送受信機７で受信された表示画像のデータは、復調処理や伸張処理などが施された後、表示部８に出力され、当該表示部８に表示される。

尚、射手側にも表示画像生成部３や操作部１２と同様な機能を設け、射手側において任意のタイミングで、任意の画像を生成できるようにしてもよい。
また、射手側と統制所１０の間を送受信機７と送受信機１１で無線接続したが、カメラ２、トリガセンサ５、及び表示部８のそれぞれを、統制所１０に有線で接続するようにしてもよい。

次いで、表示画像生成部３の処理について詳説する。
図２は、表示画像生成部３で実行される処理を示すフローチャートである。
表示画像生成部３は、先ず撮像画像のデータを取得（入力）する（Ｓ１０）。そして、取得した撮像画像の中から射撃目標Ｔを画像認識により抽出する（Ｓ１１）。射撃目標Ｔを抽出した場合は、撮像画像内における当該射撃目標Ｔの位置と撮像中心に基づいて、照準点を算出する（Ｓ１２）。

図３は、照準点の算出を説明する図である。
図３において、カメラ２の撮像画像を符号４０で示し、表示画像生成部３で生成した照準点画像を符号５０で示す。
撮像画像４０において、符号４０Ｃは撮像中心を示す。また、符号４０Ｔは、撮像画像４０内の射撃目標Ｔを示す。
上述したように、カメラ２は、その撮像中心４０Ｃが銃４の照準方向と一致するように銃４に取り付けられる。即ち、撮像中心４０Ｃは、銃４の照準点を示すこととなる。

照準点画像５０において、符号５０Ｔは射撃目標Ｔを示す特徴点である。特徴点５０Ｔは、本実施例にあっては、射撃目標Ｔと同じ形状を呈する画像として表示される。
特徴点５０Ｔは、照準点画像５０内の所定位置（固定位置）に表示される。本実施例では、照準点画像５０の中心に特徴点５０Ｔを表示するものとする。

撮像画像４０において、撮像中心４０Ｃは銃４の照準点を示すことになる。そこで、照準点画像５０において、特徴点５０Ｔを所定位置に表示すると共に、当該所定位置を基準としたときの、撮像画像４０における射撃目標４０Ｔに対する撮像中心４０Ｃの位置に、照準点５０Ａを表示する。
換言すれば、照準点画像５０における特徴点５０Ｔに対する照準点５０Ａの相対位置が、撮像画像４０における射撃目標４０Ｔに対する画像中心４０Ｃの相対位置と一致するように、照準点５０Ｔの位置を決定して表示する。
また、撮像画像４０内における射撃目標４０Ｔの位置が移動した場合、射撃目標４０Ｔを基準とした撮像中心４０Ｃの軌跡を求めれば、照準点画像５０において照準点５０Ａの軌跡も表示することができる。

尚、カメラ２の撮像画像４０のスケールと照準点画像５０のスケールは、必ずしも一致させる必要はなく、射撃目標Ｔまでの距離に応じて、照準点画像５０における特徴点５０Ｔの大きさや照準点５０Ａの位置（特徴点５０Ｔからの距離）は適宜調整される。具体的には、射撃目標Ｔまでの距離が小さいときは、特徴点５０Ｔを大きく表示し、距離が大きいときは特徴点５０Ｔを小さく表示する。仮に撮像画像４０のスケールに対し、照準点画像５０のスケールを２倍にした場合、特徴点５０Ｔからの照準点５０Ａまでの距離は、撮像画像４０における射撃目標４０Ｔから撮像中心４０Ｃまでの距離の２倍とする。
射撃目標Ｔまでの距離は、操作部１２を操作して、図示しない位置情報入力画面において、射座の位置情報と標的の位置情報を入力することで指定する。

図２の説明に戻ると、次いでトリガ操作を検出したか否か判断する（Ｓ１３）。この判断は、トリガセンサ５のトリガ検出信号に基づいて行う。
トリガ操作が検出されたときは、そのときの照準点の位置を弾着点として検出する（Ｓ１４）。

次いで、表示画像を生成する（Ｓ１５）。
図４は、表示画像の基本構成を示す図である。
図４において符号６０は、表示画像生成部３で生成され、表示部１３，８に表示される表示画像（画面）である。
表示画像６０は、上述の照準点画像５０の表示領域を有する。また、表示画像６０は、表示項目指示ボタンを表示する領域を備える。この領域には、表示項目指示ボタンとして、標的選択ボタン７０と、弾着番号表示ボタン７１と、弾着点表示ボタン７２と、軌跡表示ボタン７３と、弾着表示クリアボタン７４とが表示される。各ボタンは、使用者が操作部１２によってクリック等の操作を行うことにより、選択、非選択の切替を行うことができる。
また、表示画像６０は、時間表示領域８０を備える。

標的選択ボタン７０は複数個（図示の例では４個）設けられる。標的選択ボタン７０のいずれかを選択することで、照準点画像５０を表示したい標的（銃）が選択される。
弾着番号表示ボタン７１は、各弾着点の時間的順序の表示、非表示を切替えるためのボタンで、弾着点表示ボタン７２と組み合わせて使用される。
弾着点表示ボタン７２は、弾着点の表示、非表示を切替えるためのボタンである。
軌跡表示ボタン７３は、照準点の軌跡の表示、非表示を切替えるためのボタンである。
弾着表示クリアボタン７４は、表示されている照準点や弾着点を消去するためのボタンである。

図５は、表示画像６０の表示例を示す図である。
図５では、標的選択ボタン７０によってＮｏ．２の標的に関する画像（当該標的に対して射撃訓練を行う銃４の照準点画像）が選択されると共に、ボタン７１，７２，７３が選択されることで、照準点５０Ａの軌跡、弾着点、弾着番号の表示が使用者によって指示されている。
図５において、黒丸が弾着点を示し、その黒丸に付された数字が弾着番号を示す。また、黒丸同士を結ぶ線が照準点の軌跡である。
時間表示領域８０に表示される時間は、実際に射撃訓練が行われていた時間であり、照準点の軌跡に対応する時間が表示される。逆に、操作部１２を操作して任意の時間を時間表示領域８０に入力することで、その時点の照準点を表示することもできる。

尚、図２のフローチャートにおいて、射撃目標４０Ｔが抽出できなかった場合（Ｓ１１で否定）は、Ｓ１２からＳ１４の処理はスキップすると共に、表示画像６０において、照準点画像５０には特徴点５０Ｔのみ表示し、ボタン７１から７４は選択できないようにする。
また、トリガ操作が検出されなかった場合（Ｓ１３で否定）は、Ｓ１４の処理をスキップすると共に、表示画像６０において、ボタン７１，７２は選択できないようにする。

以上のように、本願発明に係る射撃訓練装置１にあっては、銃４の照準点を確認するにあたり、レーザ光を使用しないように構成したので、使用環境に関わらず照準点が確認可能である。また、カメラ２の撮像画像のみで照準点を検出できるため、事前の煩雑な調整作業も必要無い。

尚、本実施例では、銃４は弾丸の代わりにレーザ光を発射する模擬銃としたが、実弾を発射する銃では、トリガを操作してから実際に弾丸が発射され、弾着するまでにはタイムラグが生じる。そこで、トリガ検出信号が出力された時点をトリガ操作点として表示し、所定時間後の照準点の位置を弾着点として表示してもよい。
この場合は、例えば図５に示すように、トリガ操作点を白丸で示し、弾着点を黒丸で示してもよい。さらに、射撃距離が長い場合には、重力による曲射も考慮し、弾着点の表示位置を射撃距離に応じて下方にシフトするようにしてもよい。
また、予め銃と弾薬のデータを入力しておき、標的の設置場所と射座の距離から弾着点を算出（補正）し表示しても良い。

また、射撃目標Ｔの形状は、図示の例に限られるものではなく、画像認識できる形状であれば他の形状であってもよいし、複数個のマーク等を組み合わせることで認識精度を向上させるようにしてもよい。
また、撮像画像４０の撮像中心４０Ｃを銃４の照準点と一致させるようにしたが、撮像中心以外のポイントに照準点を一致させるようにしてもよい。

次いで、本願発明の第２の実施の形態に係る射撃訓練装置について説明する。
上述の実施の形態との相違点は照準点の算出処理であり、その他の構成は同一であるため、以下、照準点の算出処理について説明する。

図６は、本願発明の第２の実施の形態に係る表示画像生成処理を示すフローチャートである。
上述の実施の形態と同様に、撮像画像４０を取得して（Ｓ２０）、射撃目標４０Ｔを画像認識により抽出する（Ｓ２１）。
次いで、抽出した射撃目標４０Ｔの座標を算出し（Ｓ２２）、当該座標を原点を中心に反転させた反転座標を算出する（Ｓ２３）。
さらに、トリガ操作を検出していれば着弾点の検出を行い（Ｓ２４，Ｓ２５）、表示画像を生成する（Ｓ２６）。

図７は、第２の実施の形態に係る照準点の算出処理を説明する図である。
尚、第２の実施の形態にあっては、表示画像生成部３によって、撮像画像４０と照準点画像５０の双方に、画像中心を原点とするＸＹ座標が付与されているものとする。
図７に示すように、例えば撮像画像４０において射撃目標４０Ｔの座標が（−４，−３）であれば、座標原点たる画像中心４０Ｃ、即ち照準点は、射撃目標４０Ｔに対して相対的な座標で表すと（４，３）だけずれていることになる。
従って、第２の実施の形態にあっては、照準点画像５０において、特徴点５０Ｔを座標の原点に配置すると共に、射撃目標４０Ｔの座標を原点を中心に反転させた座標位置に、照準点５０Ａを表示するようにした。
即ち、上述した第１の実施の形態では射撃目標４０Ｔを基準とした撮像中心４０Ｃの位置に基づいて照準点５０Ａを表示したが、第２の実施の形態にあっては、射撃目標４０Ｔの位置のみに基づいて照準点５０Ａを表示するようにした。
その他の構成は、上記のように第１の実施の形態と同じであるため、説明を省略する

このように、第２の実施の形態に係る射撃訓練装置１にあっても、銃４の照準点を確認するにあたり、レーザ光を使用しないため、使用環境に関わらず照準点が確認可能である。また、カメラ２の撮像画像のみで照準点を検出できるため、事前の煩雑な調整作業も必要無い。

１・・・射撃訓練装置、２・・・カメラ、３・・・表示画面生成部、４・・・銃、５・・・トリガセンサ、８・・・表示部、１０・・・統制所、１２・・・操作部、１３・・・表示部、２０・・・標的、２１・・・射撃目標、４０・・・撮影画像、４０Ｃ・・・撮像中心、４０Ｔ・・・射撃目標、５０・・・照準点画像、５０Ａ・・・照準点、５０・・・特徴点、６０・・・表示画面

Claims (3)

1. 銃に取り付けられ、撮像画像内の所定ポイントが前記銃の照準方向と一致させられるカメラと、
   前記カメラの撮像画像の中から射撃目標を画像認識する画像認識手段と、
   該画像認識手段が前記射撃目標を認識した場合に前記射撃目標を示す特徴点と前記銃の照準点とを含む照準点画像を生成する画像生成手段と、
   当該銃のトリガの操作を検出するトリガセンサと、を備え、
   前記画像生成手段は、前記特徴点を前記照準点画像内の所定位置に表示すると共に、前記所定位置を基準としたときの、前記撮像画像における前記射撃目標に対する前記所定ポイントの位置に、前記照準点を表示し、前記トリガが操作されたときの前記照準点を前記銃の弾着点として表示するものであって、
   さらに前記画像生成手段は、前記画像認識手段が前記射撃目標を認識してから前記トリガが操作されるまでの前記撮像画像における前記射撃目標の位置が移動した場合の軌跡を表示することを特徴とする射撃訓練装置。
   
2. 銃に取り付けられ、撮像画像内の所定ポイントが前記銃の照準方向と一致させられるカメラと、
   前記カメラの撮像画像に、前記所定ポイントを原点とするＸＹ座標を付与する座標付与手段と、
   前記カメラの撮像画像の中から射撃目標を画像認識する画像認識手段と、
   前記画像認識した射撃目標の座標を算出する座標算出手段と、
   前記算出した座標を、前記原点を中心に反転させた反転座標を算出する反転座標算出手段と、
   前記画像認識手段が前記射撃目標を認識した場合に前記射撃目標を示す特徴点と前記銃の照準点とを含む照準点画像を生成する画像生成手段と、
   当該銃のトリガの操作を検出するトリガセンサと、を備え、
   前記画像生成手段は、前記照準点画像にＸＹ座標を付与し、当該ＸＹ座標の原点に前記特徴点を表示すると共に、当該ＸＹ座標上の前記反転座標位置に前記照準点を表示し、前記トリガが操作されたときの前記照準点を前記銃の弾着点として表示するものであって、
   さらに前記画像生成手段は、前記画像認識手段が前記射撃目標を認識してから前記トリガが操作されるまでの前記撮像画像における前記射撃目標の位置が移動した場合の軌跡を表示することを特徴とする射撃訓練装置。
   
3. 前記照準点の軌跡及び弾着点の表示において、当該弾着点における照準点の位置を当該照準点が移動した軌跡の時間経過に従って表示することを特徴とする請求項１または２に記載の射撃訓練装置。