RU2205354C2 - Способ определения точности стрельбы дробовых ружей - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к стрелковой технике, а именно к технике определения точности стрельбы дробовых ружей. Технический результат - снижение трудоемкости определения и повышение его точности. Согласно изобретению производят выстрел из дробового ружья по мишени в точку прицеливания, в качестве которой используют метку для прицеливания. Затем матричным фотоприемником преобразуют оптические сигналы в электрические. Запоминают электрические сигналы фотоприемников. Считывают сигналы фотоприемников и преобразуют их в цифровой код, пропорциональный значению электрического сигнала, и запоминают их в виде двумерного массива, соответствующего матрице фотоприемников. Сравнивают кодированные сигналы фотоприемников с верхним из двух пороговых значений и принимают решение о принадлежности сигнала одному из трех возможных типов участков мишени, а именно дробовой отметке, непораженному участку мишени или метке для прицеливания, при превышении верхнего порогового значения, если по априорным данным средняя яркость этого типа участка мишени больше средней яркости двух других типов участков мишени, а при непревышении верхнего порогового значения сравнивают кодированный сигнал с нижним пороговым значением и принимают решение о принадлежности сигнала одному из двух других типов участков мишени по непревышению нижнего порогового значения. Если по априорным данным средняя яркость этого типа участка мишени меньше средней яркости остальных типов участков мишени, запоминают в цифровом виде номера строк и столбцов элементов массива с кодами сигналов дробовых отметок и кодом сигнала метки для прицеливания, определяют координаты дробовых отметок и метки для прицеливания в плоскости мишени. Определение координат центра дробовой осыпи производят суммированием координат дробовых отметок по каждой из осей координат с последующим делением суммы на общее число дробовых отметок, а точность выстрела определяют как отклонение центра дробовой осыпи от метки для прицеливания. Причем в качестве параметров для определения отклонения центра дробовой осыпи от метки для прицеливания используют разности их координат по каждой из осей координат. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

Изобретение относится к стрелковой технике, а более конкретно, к области определения количественных и качественных характеристик боя дробовых ружей и дробовых снарядов. В дальнейшем под дробовым ружьем понимается комплекс "ружье - патрон".

Точность выстрела дробового ружья определяется как отклонение центра дробовой осыпи от точки прицеливания. Точность боя ружья оценивается по серии выстрелов как среднее отклонение центров дробовых осыпей от точки прицеливания или, что то же, как средняя точность выстрелов.

Известен наиболее простой способ [1] определения точности выстрела, заключающийся в том, что производят выстрел по мишени, на которой предварительно установлена метка для прицеливания, расчетно-графическим или графическим способом находят центр дробовой осыпи и вручную измеряют отклонение центра осыпи от точки прицеливания. В известном способе центр дробовой осыпи определяется приближенно, "на глазок", поэтому и точность выстрела определяется с ошибкой.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ [2], заключающийся в том, что производят выстрел по мишени в точку прицеливания, матричным фотоприемником, помещенным в плоскость сформированного объективом оптического изображения мишени, преобразуют оптические сигналы, идущие от мишенной плоскости, в электрические, запоминают электрические сигналы фотоприемников, последовательно считывают сигналы фотоприемников и с помощью телевизионной системы получают изображение мишенной плоскости с дробовыми отметками и точкой прицеливания на экране устройства отображения результатов стрельбы (монитора), после чего расчетно-графическим или графическим методом определяют положение центра дробовой осыпи, а точность выстрела ружья при этом можно определить как отклонение центра дробовой осыпи от точки прицеливания, умноженное на линейное увеличение системы "объектив - монитор". В качестве точки прицеливания в известном способе используется геометрический центр мишени.

Рассмотренным известным способом точность боя также определяется с ошибкой, так как центр осыпи оценивается с низкой точностью, связанной с расчетно-графическим или графическим методом оценки, т.е. оператор выполняет замеры на экране монитора с помощью линейки вручную с последующими вычислениями.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в следующем. Изобретение решает задачу уменьшения участия оператора как в процессе получения данных для определения точности стрельбы дробовых ружей, так и в процессе обработки этих данных, и, как следствие, уменьшения трудоемкости и повышения точности. Последнее можно рассматривать в качестве технического результата, получаемого от использования изобретения. Для достижения указанного технического результата в предлагаемом способе осуществляются следующие действия.

Производят выстрел из дробового ружья по мишени с меткой для прицеливания в качестве точки прицеливания, затем матричным фотоприемником, помещенным в плоскость сформированного объективом оптического изображения мишени, преобразуют оптические сигналы в электрические, величина которых пропорциональна яркости оптического сигнала, запоминают электрические сигналы фотоприемников, считывают сигналы фотоприемников и преобразуют их в цифровой код, пропорциональный значению электрического сигнала, и запоминают их в виде двумерного массива, соответствующего матрице фотоприемников, сравнивают кодированные сигналы фотоприемников с верхним из двух пороговых значений и принимают решение о принадлежности сигнала одному из трех возможных типов участков мишени, а именно дробовой отметке, непораженному участку мишени или метке для прицеливания, при превышении верхнего порогового значения, если по априорным данным средняя яркость этого типа участка мишени больше средней яркости двух других типов участков мишени, а при непревышении верхнего порогового значения сравнивают кодированный сигнал с нижним пороговым значением и принимают решение о принадлежности сигнала одному из двух других типов участков мишени по непревышению нижнего порогового значения, если по априорным данным средняя яркость этого типа участка мишени меньше средней яркости остальных типов участков мишени, запоминают в цифровом виде номера строк и столбцов элементов массива с кодами сигналов дробовых отметок и кодом сигнала метки для прицеливания, определяют координаты дробовых отметок и метки для прицеливания в плоскости мишени, для чего для каждого элемента массива с кодом сигнала дробовой отметки и для элемента массива с кодом сигнала метки для прицеливания находят попарно разности между номерами их строки и столбца и номерами строки и столбца элемента массива, соответствующего участку мишени, принятому за начало координат, и умножают полученные разности на величину линейного разрешения фотоприемника в плоскости мишени, определение координат центра дробовой осыпи производят суммированием координат дробовых отметок по каждой из осей координат с последующим делением суммы на общее число дробовых отметок, а точность выстрела определяют как отклонение центра дробовой осыпи от метки для прицеливания, причем в качестве параметров для определения отклонения центра дробовой осыпи от метки для прицеливания используют разности их координат по каждой из осей координат.

Технический результат, получаемый при выполнении совокупности вышеуказанных действий, обусловлен тем, что в результате этих действий обеспечивается измерение в цифровой форме координат дробовых отметок и метки для прицеливания в плоскости мишени в качестве данных для определения точности выстрела, позволяющее производить вычисление точности выстрела компьютером. Последнее является обоснованием причинно-следственной связи между техническим результатом и существенными признаками изобретения.

Сравнение предлагаемого способа определения точности стрельбы дробовых ружей со способом, принятым за прототип, показывает, что общими с прототипом действиями являются следующие.

Производят выстрел из дробового ружья по мишени в точку прицеливания, затем матричным фотоприемником, помещенным в плоскость сформированного объективом оптического изображения мишени, преобразуют оптические сигналы в электрические, величина которых пропорциональна яркости оптического сигнала, запоминают электрические сигналы фотоприемников, считывают сигналы фотоприемников, по этим сигналам определяют положение центра дробовой осыпи и точки прицеливания, а точность выстрела определяют как отклонение центра дробовой осыпи от точки прицеливания.

Отличительными признаками (действиями) являются следующие. В качестве точки прицеливания используют метку для прицеливания, а перед определением центра дробовой осыпи электрические сигналы фотоприемников преобразуют в цифровой код, пропорциональный значению электрического сигнала, и запоминают их в виде двумерного массива, соответствующего матрице фотоприемников, сравнивают кодированные сигналы фотоприемников с верхним из двух пороговых значений и принимают решение о принадлежности сигнала одному из трех возможных типов участков мишени, а именно дробовой отметке, непораженному участку мишени или метке для прицеливания, при превышении верхнего порогового значения, если по априорным данным средняя яркость этого типа участка мишени больше средней яркости двух других типов участков мишени, а при непревышении верхнего порогового значения сравнивают кодированный сигнал с нижним пороговым значением и принимают решение о принадлежности сигнала одному из двух других типов участков мишени по непревышению нижнего порогового значения, если по априорным данным средняя яркость этого типа участка мишени меньше средней яркости остальных типов участков мишени, запоминают в цифровом виде номера строк и столбцов элементов массива с кодами сигналов дробовых отметок и кодом сигнала метки для прицеливания, определяют координаты дробовых отметок и метки для прицеливания в плоскости мишени, для чего для каждого элемента массива с кодом сигнала дробовой отметки и для элемента массива с кодом сигнала метки для прицеливания находят попарно разности между номерами их строки и столбца и номерами строки и столбца элемента массива, соответствующего участку мишени, принятому за начало координат, и умножают полученные разности на величину линейного разрешения фотоприемника в плоскости мишени, определение координат центра дробовой осыпи производят суммированием координат дробовых отметок по каждой из осей координат с последующим делением суммы на общее число дробовых отметок, а в качестве параметров для определения отклонения центра дробовой осыпи от метки для прицеливания используют разности их координат по каждой из осей координат.

Изобретение поясняется чертежами, где фиг.1 - блок-схема устройства для определения точности выстрела дробовых ружей. Устройство является одним из возможных вариантов, с помощью которого можно пояснить осуществление предлагаемого способа; фиг.2 - блок-схема упрощенного алгоритма получения изображения мишени на мониторе компьютера; фиг.3 - блок-схема алгоритма функционирования вычислителя.

Предлагаемый способ определения точности выстрела дробовых ружей и боеприпасов состоит в следующем. Производят выстрел из дробового ружья по мишени в точку прицеливания, в качестве которой используется предварительно установленная прицельная метка. С помощью объектива получают изображение мишени. Изображение мишени, сформированное объективом, считывают матричным фотоприемником, помещенным в плоскость оптического изображения мишени, при этом расстояние между объективом и мишенью выбирают таким образом, чтобы поле зрения матричного фотоприемника перекрывало всю мишень. С помощью фотоприемника преобразуют оптические сигналы в электрические, запоминают эти сигналы в аналоговой форме, затем последовательно считывают сигналы фотоприемников и с помощью аналого-цифрового преобразователя преобразуют их в цифровой код. Полученные цифровые коды запоминают в памяти компьютера в виде двумерного массива, соответствующего матрице фотоприемников.

Последовательно выбирая из памяти компьютера элементы этого массива, сравнивают каждый из них с двумя пороговыми значениями для выделения элементов массива, соответствующих дробовым отметкам и метке для прицеливания. Основой для выделения дробовых отметок и метки для прицеливания на фоне непораженных участков мишени служит различие яркостей их оптических сигналов или различие закодированных в цифровом виде значений сигналов соответствующих фотоприемников (значений элементов цифрового массива), другими словами - контраст между этими сигналами. Например, если мишень выполнена из частично прозрачного листа белой бумаги, а прицельная метка - в виде непрозрачного черного кружка, при этом освещение мишени производится с тыльной стороны, то изображения дробовых отметок будут выглядеть яркими точками по сравнению с непораженными участками мишени, а прицельная метка, наоборот, будет выглядеть черным пятном по сравнению с непораженными участками мишени. Соотношения закодированных сигналов фотоприемников в этом случае будут следующими: значения сигналов фотоприемников, соответствующих дробовым отметкам, будут превышать значения сигналов фотоприемников, соответствующих непораженным участкам мишени, а значения сигналов фотоприемников, соответствующих метке для прицеливания, будут минимальными - на уровне шумовых сигналов фотоприемников. Если эта же мишень освещается с фронтальной стороны, то непораженные участки мишени будут выглядеть более яркими, чем дробовые отметки, а прицельная метка по яркости может занимать как промежуточное положение между дробовыми отметками и непораженными участками, так и превышать яркость непораженных участков, что при прочих равных условиях зависит от способа формирования прицельной метки на мишени (стационарная метка в виде "яблочка", временная метка, наведенная лазерным лучом) и от оптических свойств ее материала.

Так, при использовании для прицельной метки материала с коэффициентом отражения меньшим, чем коэффициент отражения материала мишени, прицельная метка по яркости будет занимать промежуточное положение между дробовыми отметками и непораженными участками мишени, если же прицельную метку выполнить из световозвращающего покрытия, то ее яркость будет превышать яркость непораженных участков мишени. Соотношения закодированных сигналов фотоприемников в этом случае будут следующими: сигналы фотоприемников, соответствующих непораженным участкам мишени, будут превышать сигналы фотоприемников, соответствующих дробовым отметкам, которые будут иметь минимальные значения - на уровне шумовых сигналов фотоприемников. Уровень сигналов фотоприемников, соответствующих прицельной метке, будет определяться, как отмечалось выше, способом ее формирования и ее оптическими свойствами. Чем больше контраст между сигналами указанных групп фотоприемников матрицы, тем меньше вероятность ошибочных решений при выделении дробовых отметок и метки для прицеливания. Требуемый для надежного принятия решений уровень контрастности обеспечивается, дополнительно к вышеуказанным факторам, такими параметрами, как конструкция и материал мишени, мощность и тип осветителей, экспозиция, спектральные характеристики осветителей и фотоприемников и др.

Рассмотрим один из частных случаев принятия решения о принадлежности элемента массива к дробовой отметке и метке для прицеливания, отраженный в пункте 2 формулы изобретения. Если по априорным данным яркость дробовой отметки в среднем больше, а яркость прицельной метки в среднем меньше яркости непораженного участка мишени, то решение о принадлежности исследуемого элемента массива к дробовой отметке принимают при превышении верхнего порогового значения этим элементом. В случае, когда не превышено нижнее пороговое значение, принимается решение о принадлежности исследуемого элемента массива к прицельной метке. Элементы массива, значения которых лежат между пороговыми значениями, относятся к непораженным участкам мишени.

По аналогии с рассмотренным случаем поступают, если соотношение яркостей различных типов участков поверхности мишени иное. Например, если по априорным данным яркость дробовой отметки, наоборот, в среднем меньше, а яркость прицельной метки в среднем больше яркости непораженного участка мишени, то решение о принадлежности исследуемого элемента массива дробовой отметке принимают по непревышению нижнего порогового значения этим элементом. В случае, когда превышено верхнее пороговое значение, принимается решение о принадлежности исследуемого элемента массива к прицельной метке. Верхнее и нижнее пороговые значения, с которыми производят сравнение значений кодированных сигналов фотоприемников матрицы, определяют в соответствии с одним из выбранных критериев принятия решения, например, критерием Неймана-Пирсона, критерием "идеального наблюдателя" или другими критериями, известными в теории принятия решений (раздел теории вероятностей). Определение пороговых значений может быть произведено, например, следующим образом: до производства выстрелов формируют оптическое изображение непораженной мишени с прицельной меткой при тех же условиях освещения и экспозиции, что и при определении параметров рассеяния, кодируют в цифровом виде значения электрических сигналов фотоприемников матрицы, запоминают их и по полученной выборке путем ее статистической обработки строят гистограммы законов распределения плотности вероятности значений сигналов, соответствующих метке для прицеливания и непораженным участкам мишени, определяют математические ожидания и среднеквадратические отклонения этих сигналов.

Если априорно известно, что сигнал от прицельной метки минимален, а сигнал от дробовой отметки максимален, то верхнее пороговое значение, превышение которого будет означать принадлежность сигнала дробовой отметке, выбирают таким образом, чтобы разность между ним и математическим ожиданием сигнала от непораженных участков мишени превышала среднеквадратическое отклонение этого сигнала (например, в 1,5...2 раза), при этом нижнее пороговое значение, непревышение которого будет означать принадлежность сигнала прицельной метке, определяют как среднее значение математических ожиданий сигналов от прицельной метки и непораженных участков мишени. Все сигналы, значения которых лежат между этими пороговыми значениями, будут принадлежать непораженным участкам мишени. Если априорно известно, что сигнал от дробовой отметки минимален, а от непораженных участков мишени - максимален, то верхнее пороговое значение, превышение которого будет означать принадлежность сигнала непораженным участкам мишени, определяют как среднее значение математических ожиданий сигналов от прицельной метки и непораженных участков мишени, при этом нижнее пороговое значение, непревышение которого будет означать принадлежность сигнала дробовой отметке, выбирают таким образом, чтобы разность между математическим ожиданием сигнала от прицельной метки и этим порогом превышала среднеквадратическое отклонение сигнала от прицельной метки (например, в 1,5...2 раза). Все сигналы, значения которых лежат между этими пороговыми значениями, будут принадлежать прицельной метке.

По аналогии с описанными вариантами поступают в тех случаях, если соотношения между сигналами от дробовых отметок, метки для прицеливания и непораженных участков мишени иные. После сравнения всех элементов массива с двумя пороговыми значениями и принятия решения о выделении элементов массива с кодами сигналов дробовых отметок и метки для прицеливания запоминают номера строк и столбцов этих элементов массива. Затем для каждого элемента массива с кодом сигнала дробовой отметки находят попарно разности между номерами его строки и столбца и номерами строки и столбца элемента массива, соответствующего участку мишени, принятому за начало координат. За начало координат удобнее всего принять угол мишени. Например, пусть угол мишени зафиксирован в элементе массива с номером строки i₀ и номером столбца j₀, а исследуемый элемент массива дробовых отметок имеет номер строки i₁ и номер столбца j₁.

Находят разности i₁-i₀ и j₁-j₀, и, умножая полученные значения разностей на величину линейного разрешения фотоприемника матрицы в плоскости мишени Δ, определяют координаты х₁ и y₁ исследуемой дробовой отметки в плоскости мишени в выбранной системе координат. Таким же образом находят координаты х_n и y_n остальных дробовых отметок. Аналогичные действия производят и с элементами массива, содержащими коды сигнала прицельной метки, и находят координаты метки для прицеливания в плоскости мишени. Суммируя соответствующие координаты всех дробовых отметок и деля полученные значения сумм на общее число дробовых отметок, находят координаты центра дробовой осыпи Х и Y в плоскости мишени, т.е.:

Точность выстрела определяется как отклонение центра дробовой осыпи от метки для прицеливания, а зная координаты этих точек в плоскости мишени, искомое отклонение может быть легко определено по известным соотношениям аналитической геометрии и тригонометрии через разности координат центра дробовой осыпи и прицельной метки по каждой из осей координат.

Учитывая то, что производительность современных компьютеров высока, определение точности каждого выстрела будет происходить практически в режиме реального времени, при этом снижается ошибка в определении точности выстрела.

Другим дополнительным преимуществом предлагаемого способа является то, что в случае применения разрушаемых типов мишеней появляется возможность хотя бы двукратного их использования путем вычитания из изображения мишени, получаемого после второго выстрела, ее изображения, полученного после предыдущего выстрела.

Осуществление предлагаемого способа определения точности выстрела дробовых ружей можно рассмотреть на примере устройства, блок-схема которого приведена на фиг.1.

Устройство содержит мишень 1, выполненную, например, в виде плоского листа размером около 1,5•1,5 м из частично прозрачного материала, например белой бумаги. Мишень помещается в непрозрачную рамку 2, размеры которой известны и ориентированы параллельно осям координат, и освещается с тыльной стороны или с фронтальной стороны источниками света. На фиг.1 рассмотрен вариант освещения с тыльной стороны источниками света 3. В геометрическом центре мишени располагается непрозрачная прицельная метка 4 в виде кружка или перекрестья, использующаяся в качестве точки прицеливания. Возможны и иные конструктивные варианты исполнения мишени.

Изображение мишени формируется оптической системой или объективом 5. В качестве объектива могут быть использованы стандартные объективы типа "Индустар", "Гелиос" и др. с соответствующим фокусным расстоянием. Выбор объектива определяется расстоянием, с которого будет осуществляться формирование изображения мишени, в частности, при использовании объективов типа "Вега" можно производить съемку с огневого рубежа (порядка 35 м от мишени). Объектив 5 оптически сопряжен с мишенной плоскостью и проецирует ее изображение на фоточувствительную площадку фотоприемного устройства 6, выполненного в виде ПЗС-матрицы, принцип работы которых и устройство известны [3] . В качестве ПЗС- матриц могут быть использованы серийные приборы типа К1200ЦМ15 и др., подробное описание которых приведено там же.

Первый электрический вход ПЗС-матрицы через последовательно соединенные преобразователь уровня 7, формирователь фазных сигналов накопления 8 и элемент И 9 подключен к первому выходу синхронизатора 10. Второй электрический вход ПЗС-матрицы через последовательно соединенные преобразователь уровня 11 и формирователь фазных сигналов памяти 12 подключен ко второму выходу синхронизатора 10. Третий электрический вход ПЗС-матрицы через последовательно соединенные преобразователь уровня 13 и формирователь фазных сигналов выходного регистра 14 подключен к третьему выходу синхронизатора 10. В качестве формирователей фазных сигналов 8, 12 и 14 могут быть применены серийные микросхемы типа К1138АП1 [3], основой которых являются кольцевые счетчики. Преобразователи уровней 7, 11 и 13, обеспечивающие преобразование входных сигналов ТТЛ-уровней в управляющие сигналы, подаваемые непосредственно на ПЗС-матрицу, могут быть реализованы на основе серийных микросхем типа К1119ПУ1 - ПУЗ [3]. Второй вход схемы И 9 соединен с первым выходом формирователя импульса накопления 15, второй выход которого подключен ко второму входу синхронизатора 10. Первый вход синхронизатора 10 соединен с выходом генератора тактовых импульсов 16 и со вторым входом формирователя 15. Генератор тактовых импульсов может быть выполнен на основе серийного кварцевого генератора типа "Гиацинт", работающего на частоте 5 МГц и счетчиках, собранных на серийных микросхемах типа К155ИЕ6 и др. Первый вход формирователя 15 подключен к пульту управления 17. С пульта 17 в виде соответствующих напряжений подаются команда "Пуск", которая поступает на формирователь 15, команды "Запись" - "Считывание" управления блоком памяти 18 и команда изменения длительности импульса накопления, посредством которой можно изменять длительность импульса накопления ПЗС-матрицы путем изменения кодов, записываемых в формирователе 15. Электрический выход ПЗС-матрицы 7 соединен с первым входом видеоусилителя 19, второй вход которого подключен к четвертому выходу синхронизатора 10. Выход видеоусилителя 19 связан с аналоговым входом аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 20, управляющий вход которого также подключен к четвертому выходу синхронизатора 15. Видеоусилитель 19 целесообразно выполнить по схеме двойной коррелированной выборки, принцип действия и схемные решения такого исполнения представлены в [3]. В качестве АЦП 20 могут быть использованы, например, серийные приборы типа К572ВП1 на восемь разрядов. Цифровой выход АЦП шиной данных подключен к входу блока памяти 18, входы управления которого подключены к формирователю служебных сигналов (ФСС) 21, а адресные входы АЦП 20 соединены адресной шиной со счетчиком адреса 22. Блок памяти может быть выполнен на основе серийно выпускаемых микросхем, например К565РУ9. Выходы блока памяти 18 через шину данных подключены к вычислителю 23, который снабжен видеоконтрольным устройством 24. В качестве вычислителя могут быть использованы серийные компьютеры типа IBM PC в стандартной комплектации. Управление блоком памяти со стороны компьютера организуется через стандартный параллельный порт ввода-вывода, команды которого поступают в блок памяти 18 через ФСС 21. Второй вход ФСС соединен с пятым выходом синхронизатора 10. Синхронизатор 10, формирователи 15 и 21 могут быть выполнены на микросхемах типа К589ХЛ4, принцип действия которой и возможности представлены в [4]. Возможно также использование специализированных БИС серии К1124 [4].

Функционирование устройства происходит следующим образом. Вначале испытуемое ружье (на схеме не показано) прицеливается в центр прицельной метки 4 на мишени 1. Затем производится выстрел из испытуемого ружья. После выстрела включают освещение 3 мишени 1 и подготавливают электронно-оптическую часть устройства. Для этого формирователь команд "Запись" - "Считывание" на пульте 17 переводят в режим "Запись", переключатель длительности импульса накопления на том же пульте устанавливают в среднем положении и включают питание.

После включения запускается тактовый генератор 16, импульсы которого поступают в синхронизатор 10. Синхронизатор 10 выдает управляющие команды на формирователи 8, 12 и 14 (через схему И 9), которые, в свою очередь, формируют фазовые сигналы управления ПЗС-матрицей, поступающие на нее через преобразователи уровня 7, 11 и 13. Под действием этих сигналов в матрице очищаются все регистры. Одновременно с этим синхронизатор 10 выдает команды на ФСС 21, под действием которых обнуляется счетчик адреса памяти 22, блокируется поступление в него тактовых импульсов, а блок памяти 18 переводится в режим записи. На этом подготовительная часть функционирования устройства заканчивается. Последующие операции осуществляют с помощью пульта управления 17. Подачей команды "Пуск" с пульта управления 17 начинается этап формирования кадра изображения мишени 1. Изображение мишени 1, сформированное объективом 5, проецируется на фоточувствительную площадку ПЗС-матрицы 6. По команде "Пуск" формирователь импульса накопления 15 формирует на втором входе схемы И 9 отрицательный импульс, под действием которого схема И 9 блокирует поступление тактовых импульсов на формирователь фазного сигнала накопления 8, в результате чего в каждом элементе секции накопления матрицы 6 накапливаются заряды, пропорциональные освещенности участка мишени 1, находящегося в поле зрения элемента разрешения ПЗС-матрицы 6.

По окончании импульса накопления схема И 9 восстанавливает прохождение тактовых импульсов в формирователь фазных сигналов 8 секции накопления матрицы 6, чем обеспечивается перевод зарядов в секцию памяти ПЗС-матрицы, а затем в выходной регистр. В выходном устройстве регистра матрицы заряд преобразуется в напряжение, которое подается на вход видеоусилителя 19.

При появлении первого импульса напряжения на электрическом выходе ПЗС-матрицы, соответствующего некоторому первому элементу разрешения, синхронизатор 10 деблокирует поступление тактовых импульсов в счетчик адреса 22 памяти 18. Видеоимпульс с выхода матрицы 6 усиливается в видеоусилителе 19 и подается на аналоговый вход АЦП 20, где его амплитуда преобразуется в цифровой код, который поступает на вход записи блока памяти 18. Первый же пришедший в ФСС 21 тактовый импульс установит начальный адрес ячейки памяти, в которую будет произведена запись полученного кода, и сформирует импульс записи. Со следующим тактовым импульсом на выходе ПЗС-матрицы 6 появится видеоимпульс, соответствующий следующему элементу разрешения, который пройдет тот же путь, но запишется в ячейку памяти со своим адресом. После прохождения последнего импульса кадра изображения синхронизатор 10 опять заблокирует счетчик адреса 22 и блок памяти 18 от записи. Таким образом, изображение мишени 1 в цифровой форме будет зафиксировано в ячейках блока памяти 18. Передача полученной информации из блока памяти 18 в вычислитель 23 осуществляется следующим образом. Командой "Считывание" с пульта управления 17 через синхронизатор 10 и ФСС 21 блок памяти 18 переводится в режим считывания, обнуляется счетчик адреса 22 и блокируется прохождение на него тактовых импульсов. При использовании в качестве вычислителя компьютера типа IBM PC передачу данных в компьютер можно произвести через параллельный порт ввода-вывода в соответствии со стандартным протоколом [5]. Далее по команде компьютера через ФСС 21 устанавливается начальный адрес ячейки памяти 18, выход блока памяти 18 подключается к шине ввода-вывода и импульсом считывания происходит съем параллельного кода в память компьютера.

Используя алгоритм, блок-схема которого представлена на фиг.2, изображение мишени выводится на монитор 24 для визуального контроля.

Если контраст полученного изображения недостаточен, то переключателем длительности импульса накопления на пульте управления 17 длительность этого импульса увеличивают, повторяя все описанные ранее операции. Если контраст изображения мишени 1 на мониторе 24 удовлетворительный, то производится окончательная обработка изображения в соответствии с алгоритмом, упрощенная блок-схема которого приведена на фиг.3.

При подсветке мишени 1 с тыльной стороны изображения дробовых отметок будут выглядеть как яркие точки по отношению к изображениям непробитых участков мишени. Изображение рамки 2 и прицельной метки, наоборот, будет выглядеть темным по сравнению с непробитыми участками мишени, что обеспечивает высокую контрастность изображения мишени и, следовательно, высокую надежность выделения дробовых отметок и метки для прицеливания. В соответствии с алгоритмом вычисления, представленным на фиг.3, определяются начало координат, направления осей координат и масштаб изображения, после чего вычисляются координаты дробовых отметок и прицельной метки в выбранной системе координат. За начало координат может быть принята любая точка мишени. Для удобства вычислений за начало координат лучше принять угол рамки мишени, а по ее известным размерам с помощью изображения мишени, зафиксированного ПЗС-матрицей, можно оценить линейное разрешение каждого фотоприемника, параметр, необходимый для определения координат дробовых отметок и прицельной метки в плоскости мишени. Например, если размер вертикальной стороны рамки составляет 1,5 м, а ее изображение занимает 600 элементов разрешения по вертикали, то линейное разрешение каждого фотоприемника находится как 1,5 м/600=0,0025 м.

В случае, когда изображения дробовых отметок и прицельной метки занимают несколько элементов матрицы, простейшими операциями преобразуют их в один элемент, соответствующий центру изображения
Источники информации
1. Трофимов В.Н. Охотничьи боеприпасы и снаряжение патронов к охотничьим ружьям: - Мн.: "Современное слово", М.: Издательство Рученькина, 1998. -320 с.

2. Патент РФ RU 2074371 С1, кл. F 41 J 5/02, по заявке 94008434/08 от 01.03.94.

3. Ф.П.Пресс. Фоточувствительные приборы с зарядовой связью.- М.: Радио и связь. 1991.

4. Стенин В. Я. Применение микросхем с зарядовой связью.- М.: Радио и связь, 1989.

5. К.Айден и др. Аппаратные средства PC: Пер. с нем.- СПб.: BHV - С-П., 1997.

Claims (2)

1. Способ определения точности выстрела дробовых ружей, заключающийся в том, что производят выстрел из дробового ружья по мишени в точку прицеливания, затем матричным фотоприемником, помещенным в плоскость сформированного объективом оптического изображения мишени, преобразуют оптические сигналы в электрические, величина которых пропорциональна яркости оптического сигнала, запоминают электрические сигналы фотоприемников, считывают сигналы фотоприемников, по этим сигналам определяют положение центра дробовой осыпи и точки прицеливания и определяют точность выстрела, как отклонение центра дробовой осыпи от точки прицеливания, отличающийся тем, что в качестве точки прицеливания используют метку для прицеливания, причем перед определением положения центра дробовой осыпи и метки для прицеливания электрические сигналы фотоприемников преобразуют в цифровой код, пропорциональный значению электрического сигнала, и запоминают их в виде двумерного массива, соответствующего матрице фотоприемников, сравнивают кодированные сигналы фотоприемников с верхним из двух пороговых значений и принимают решение о принадлежности сигнала одному из трех возможных типов участков мишени, а именно дробовой отметке, непораженному участку мишени или метке для прицеливания, при превышении верхнего порогового значения, если по априорным данным средняя яркость этого типа участка мишени больше средней яркости двух других типов участков мишени, а при непревышении верхнего порогового значения сравнивают кодированный сигнал с нижним пороговым значением и принимают решение о принадлежности сигнала одному из двух других типов участков мишени по непревышению нижнего порогового значения, если по априорным данным средняя яркость этого типа участка мишени меньше средней яркости остальных типов участков мишени, запоминают в цифровом виде номера строк и столбцов элементов массива с кодами сигналов дробовых отметок и кодом сигнала метки для прицеливания, определяют координаты дробовых отметок и метки для прицеливания в плоскости мишени, для чего для каждого элемента массива с кодом сигнала дробовой отметки и для элемента массива с кодом сигнала метки для прицеливания находят попарно разности номеров их строки и столбца и номеров строки и столбца элемента массива, соответствующего участку мишени, принятому за начало координат, и умножают полученные разности на величину линейного разрешения фотоприемника в плоскости мишени, определение координат центра дробовой осыпи производят суммированием координат дробовых отметок по каждой из осей координат с последующим делением суммы на общее число дробовых отметок, а в качестве параметров для определения отклонения центра дробовой осыпи от метки для прицеливания используют разности их координат по каждой из осей координат.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что решение о принадлежности сигнала дробовой отметке принимают по превышению верхнего порогового значения, а метке для прицеливания по непревышению нижнего порогового значения, если по априорным данным средняя яркость дробовой отметки больше средней яркости непораженного участка мишени, а средняя яркость метки для прицеливания меньше средней яркости непораженного участка мишени.

Images