TWI550251B - 以濾光方式獲得顯示區域中特定波長標示點位置之方法及裝置 - Google Patents

Description

以濾光方式獲得顯示區域中特定波長標示點位置之方法及 裝置

本發明係有關於以濾光方式獲得顯示區域中特定波長標示點位置之方法及裝置，特別是指在已知座標系統的顯示區域上，利用特定波長的光波投影一標示點，並藉由濾光方式濾除其他波長的光波，得到該標示點的影像，據以判定該標示點位置的方法與裝置。

實彈射擊訓練需要在特定場所進行，一般是在靠近山區，並且在進行實彈射擊訓練時需要管制人員進出，避免人員可能受到流彈波及受傷，因此在進行實彈射擊訓練時，常要花費許多人力物力。尤其是實彈射擊若要模擬各種不同環境，事前準備所需花費的人力物力及時間更是可觀。

因此，為了要使射擊訓練不受到場所及時間的限制，並能針對各種不同環境進行訓練，有利用顯示畫面來模擬目標物，再利用光學投影技術來瞄準並作模擬射擊，最後藉由電腦來判讀瞄準點並計算射擊成績的模擬射擊技術應運而生。惟上述光學瞄準技術會在顯示畫面上投影人眼可見的標示點，使用者可以根據該標示點來調整瞄準位置，如此將與一般實彈射擊訓練有落差。當使用者日後在進行實彈射擊訓練時，若無光學瞄準器配合，則並不一定能精準瞄準目標物，則前述模擬射擊訓練將失去訓練的意義。

而在中華民國發明專利公開第201307789號「射擊訓練模擬器瞄準校正方法」有提出利用紅外線射影機，去取得紅外線的標示點的瞄準技術，可解決前述問題。惟紅外線攝影機的費用遠高於一般市售攝影機，維修上也較困難，造成成本過高。

因此，為了能更精確模擬真實射擊訓練的情境，並且可以使用一般攝影機來擷取瞄準點的影像以降低成本，本發明利用在一般攝影機上結合濾波器的方式，提出一種以濾光方式獲得顯示畫面中特定波長標示點位置之方法，包括下列步驟： A.利用一光發射器對一已知座標系統的顯示區域發射一特定波長的光波，而在該顯示區域上投射一標示點；B.利用一影像擷取單元擷取該顯示區域的一影像，該影像擷取單元在擷取該影像時，並預先透過一濾波器濾除該特定波長之外的光波，使該影像中僅具有該標示點；C.由一處理單元接收該影像，並根據該座標系統而判讀該標示點在該顯示區域的座標位置。

使用在模擬射擊訓練時，可進一步將該光發射器製作為槍型，在該槍型的光發射器的板機位置可設置一控制件用以控制該影像擷取單元來擷取該影像；而該特定波長之光波為與該顯示區域之背景光可區隔之光波，較佳的則可使用人眼不可見之不可見光，如此可模擬真實射擊訓練的瞄準及扣動板機的情境。並且進一步在步驟A中，可預先在該顯示區域中顯示一顯示畫面，該顯示畫面可為靜態畫面或動態畫面，可用來模擬射擊訓練中，靜態或動態的目標物。而在步驟C中，該處理單元獲得該標示點在該顯示區域的座標位置後，可在該座標位置上將一效果影像疊合在該顯示畫面上，更趨近於真實的射擊訓練。

進一步，該處理單元在該顯示區域中定義複數個得分區塊，並在步驟C中，根據該標示點的座標位置所在的得分區塊計算一得分分數。

進一步，前述光發射器係發射特定形狀的光波，使該標示點具有特定形狀，該處理單元並藉由辨識該標示點的特定形狀來辨別該光發射器[此部分為一般的比對技術，因此不贅述]，如此可將多個光發射器使用在同一個顯示區域而產生多個不同形狀的標示點時，該處理單元可辨識各別光發射器之標示點的座標位置。

本發明再提供一種執行前述方法的裝置，包括有： 一處理單元，對一顯示區域定義一座標系統；一光發射器，用以對該顯示區域發射一特定波長的光波，而在該顯示區域投影一標示點，另外，在該光發射器上設置有一控制件；一影像擷取單元，直接電性連接該控制件與該處理單元，該影像擷取單元上有一濾波器，且該影像擷取單元受該控制件之直接控制而能擷取該顯示區域的一影像，並在擷取該影像時，預先透過該濾波器濾除該特定波長之外的光波，使該影像中僅具有該標示點；藉由該處理單元接收該影像，並根據該座標系統而判讀該標示點在該顯示區域的座標位置。

進一步，在該光發射器上設置有一控制件直接電性連接該影像擷取單元，該控制件用以直接控制該影像擷取單元作動。

本發明之裝置進一步包括有一資料庫儲存一個以上顯示畫面，該處理單元並將該顯示畫面顯示在該顯示區域。該資料庫進一步儲存一個以上效果影像對應前述顯示畫面，該處理單元獲得該標示點在該顯示區域的座標位置後，在該座標位置上將相對應的前述效果影像疊合在該顯示畫面上。

進一步，該光發射器發射特定形狀的光波，使該標示點具有特定形狀，該處理單元並藉由辨識該標示點的特定形狀來辨別該光發射器。

本發明的功效在於：

1.當用在射擊訓練時，該特定波長的光波可使用人眼不可見之不可見光，並將該影像擷取單元的控制件設置在槍型的光發射器的板機位置，可模擬真實射擊訓練時，瞄準及射擊的狀態。而該光發射器除了製作為槍型之外，亦可製作為其他武器型態，用來模擬其它武器的真實射擊訓練狀態。

2.可在該顯示區域投影顯示畫面來模擬射擊目標物，並且顯示畫面可使用靜態的目標物畫面，或是預先錄製的各種不同地形、環境的動態目標物畫面。

(1)‧‧‧處理單元

(2)‧‧‧資料庫

(3)‧‧‧影像擷取單元

(4)‧‧‧濾波器

(5)‧‧‧光發射器

(6)‧‧‧控制件

(Z)‧‧‧顯示區域

(S)‧‧‧顯示畫面

(SS)‧‧‧效果影像

(P)‧‧‧標示點

(P1)‧‧‧標示點

(P2)‧‧‧標示點

(G)‧‧‧得分區塊

(I)‧‧‧影像

[第一圖]係為本發明裝置之示意圖。

[第二圖]係為本發明方法之流程圖。

[第三圖]係為本發明使用在模擬射擊訓練的狀態圖。

[第四圖]係為本發明的光發射器投影在顯示區域的標示點具有不同形狀，用以供處理單元辨識不同光發射器之示意圖。

綜合上述技術特徵，本發明以濾光方式獲得顯示區域中特定波長標示點位置之方法及裝置的主要功效將可於下述實施例清楚呈現。

請參閱第一圖所示，本實施例以模擬射擊訓練為例說明，本實施例之裝置包括有：一處理單元(1)，對一顯示區域(Z)定義一座標系統，例如圖中顯示的直角座標系統，而此種定義座標系統的技術為習知技術，在此不贅述，其中該顯示區域(Z)在本實施例為電性連接至該處理單元(1)之顯示幕，但亦可為一般素色壁面或投影幕等等；一資料庫(2)，連接該處理單元(1)，該資料庫(2)儲存有一個以上顯示畫面(S)及對應前述顯示畫面(S)的一個以上效果影像(SS)〔此部分在第三圖呈現〕；一影像擷取單 元(3)，電性連接該處理單元(1)，該影像擷取單元(3)上有一濾波器(4)；一光發射器(5)，用以朝向該顯示區域(Z)發射一特定波長且具有高指向性的光波，而在該顯示區域(Z)投影一標示點(P)，而該特定波長之光波為與該顯示區域(Z)之背景光可區隔之光波。用在本實施例的模擬射擊訓練上，該光發射器(5)係發射人眼不可見之不可見光，而投影在該顯示區域(Z)的標示點(P)亦無法為人眼所見，另在該光發射器上(5)設置有一控制件(6)直接電性連接該影像擷取單元(3)，用以直接控制該影像擷取單元(3)作動，本實施例該光發射器(5)呈槍型，而該控制件(6)則設置在該槍型的光發射器(5)的板機位置。

再請參閱第二圖及第三圖所示，本實施例之操作方法如下所述：

A.該處理單元(1)首先將儲存在該資料庫(2)的顯示畫面(S)投影在該顯示區域(Z)，該顯示畫面(S)在本實施例為人形靶的靜態影像，但除此之外，該顯示畫面(S)亦可是預先拍攝例如城市或山區等各種地形、環境的動態影像，並且該處理單元(1)根據不同的顯示畫面(S)會在該顯示區域(Z)定義有不同的複數個得分區塊(G)，之後使用者以實際射擊訓練的模式，以該槍型的光發射器(5)瞄準前述顯示畫面(S)欲射擊的位置，該光發射器(5)會在該顯示區域(Z)上投射人眼不可見的前述標示點(P)。

B.之後，當使用者以扣板機的形式觸發該槍型的光發射器(5)上的控制件(6)時，會啟動該影像擷取單元(3)，由該影像擷取單元(3)擷取該顯示區域(Z)當下瞬間的一影像(I)，該影像擷取單元(3)在擷取該影像(I)時，會預先透過前述濾波器(4)濾除該特定波長之外的光波，使得該影像(I)中僅具有該標示點(P)。

C.該影像(I)會被輸入至該處理單元(1)，該處理單元(1)因此可根據該已知的座標系統而判讀該標示點(P)在該顯示區域(Z)的座標位置，此座標位置即為使用者在模擬射擊訓練過程中的瞄準點位置，而由於前述光發射器(5)所發出的光波為不可見光，因此使用者無法得知該標示點(P)的位置是否是其所欲瞄準的位置，因此該標示點(P)可能因為使用者身體震顫等現象而偏離使用者所欲瞄準的位置。該處理單元(1)進一步再擷取該資料庫(2)內相對應的效果影像(SS)，於該座標位置上將該效果影像(SS)疊合在該顯示畫面(S)上輸出，並可根據該標示點(P)的座標位置所在的得分區塊(G)計算一得分分數，使用者於此時可得知其射擊的位置，並得知射擊的位置是否是其所欲瞄準的位置，藉此可據以修正射擊姿勢，此種模擬射擊的方式會更近似於真實射擊訓練的瞄準及扣動板機的情境。

再請參閱第四圖所示，為了要使多個光發射器(5)可同時在一顯示區域(Z)使用，必須要使該處理單元(1)可辨別各個光發射器(5)的身分，因此，可使前述光發射器(5)發射特定形狀的光波，而在該顯示區域(Z)投影具有特定形狀的標示點(P)(P1)(P2)，該處理單元(1)即可藉由辨識該標示點(P)(P1)(P2)的特定形狀來辨別個別的光發射器(5)[此部分可採用一般的比對技術，因此不贅述]。如此，將多個光發射器(5)使用在同一個顯示區域(Z)而產生多個不同形狀的標示點(P)(P1)(P2)時，該處理單元(1)即可辨識各個不同光發射器(5)之標示點(P)(P1)(P2)的座標位置。

綜合上述實施例之說明，當可充分瞭解本發明之操作、使用及本發明產生之功效，惟以上所述實施例僅係為本發明之較佳實施例，當不能以此限定本發明實施之範圍，即本發明之目的在於得知光發射器在顯示區域所投射的標示點的座標位置，除了應用在模擬射擊的用途上，凡依本發明申請專利範 圍及發明說明內容所作簡單的等效變化與修飾，皆屬本發明涵蓋之範圍內。

Claims (16)

1. 一種以濾光方式獲得顯示區域中特定波長標示點位置之方法，包括下列步驟：A.利用一光發射器對一已知座標系統的顯示區域發射一特定波長的光波，而在該顯示區域上投射一標示點，另外，該光發射器上設置有一控制件直接電性連接一影像擷取單元；B.利用該控制件直接控制該影像擷取單元擷取該顯示區域的一影像，該影像擷取單元在擷取該影像時，並預先透過一濾波器濾除該特定波長之外的光波，使該影像中僅具有該標示點；C.由一處理單元接收該影像，並根據該座標系統而判讀該標示點在該顯示區域的座標位置。
2. 如申請專利範圍第1項所述之以濾光方式獲得顯示區域中特定波長標示點位置之方法，其中該特定波長之光波為與該顯示區域之背景光可區隔之光波。
3. 如申請專利範圍第2項所述之以濾光方式獲得顯示區域中特定波長標示點位置之方法，其中該特定波長之光波為人眼不可見之不可見光。
4. 如申請專利範圍第1項所述之以濾光方式獲得顯示區域中特定波長標示點位置之方法，在步驟A中，係預先在該顯示區域中顯示一顯示畫面。
5. 如申請專利範圍第4項所述之以濾光方式獲得顯示區域中特定波長標示點位置之方法，其中該處理單元在該顯示區域中定義複數個得分區塊，並在步驟C中，根據該標示點的座標位置所在的得分區塊計算一得分分數。
6. 如申請專利範圍第4項所述之以濾光方式獲得顯示區域中特定波長標示點位置之方法，其中該顯示畫面係為靜態畫面或動態畫面。
7. 如申請專利範圍第4項所述之以濾光方式獲得顯示區域中特定波長標示點位置之方法，在步驟C中，該處理單元獲得該標示點在該顯示區域的座標位置後，在該座標位置上將一效果影像疊合在該顯示畫面上。
8. 如申請專利範圍第1項所述之以濾光方式獲得顯示區域中特定波長標示點位置之方法，其中該標示點具有特定形狀，該處理單元並藉由辨識該標示點的特定形狀來辨別該光發射器。
9. 一種以濾光方式獲得顯示區域中特定波長標示點位置之裝置，包括有：一處理單元，對一顯示區域定義一座標系統；一光發射器，用以對該顯示區域發射一特定波長的光波，而在該顯示區域投影一標示點，另外，在該光發射器上設置有一控制件；一影像擷取單元，直接電性連接該控制件與該處理單元，該影像擷取單元上有一濾波器，且該影像擷取單元受該控制件之直接控制而能擷取該顯示區域的一影像，並在擷取該影像時，預先透過該濾波器濾除該特定波長之外的光波，使該影像中僅具有該標示點；藉由該處理單元接收該影像，並根據該座標系統而判讀該標示點在該顯示區域的座標位置。
10. 如申請專利範圍第9項所述之以濾光方式獲得顯示區域中特定波長標示點位置之裝置，其中該光發射器發射之特定波長之光波為與該顯示區域之背景光可區隔之光波。
11. 如申請專利範圍第10項所述之以濾光方式獲得顯示區域中特定波長標示點位置之裝置，其中該光發射器發射之特定波長之光波為人眼不可見之不可見光。
12. 如申請專利範圍第9項所述之以濾光方式獲得顯示區域中特定波長標示點位置之裝置，進一步包括有一資料庫儲存一個以上顯示畫面，該處理單元並將該顯示畫面顯示在該顯示區域。
13. 如申請專利範圍第12項所述之以濾光方式獲得顯示區域中特定波長標示點位置之裝置，其中該處理單元在該顯示區域中定義複數個得分區塊，並根據該標示點的座標位置所在的得分區塊計算一得分分數。
14. 如申請專利範圍第12項所述之以濾光方式獲得顯示區域中特定波長標示點位置之裝置，其中該顯示畫面係為靜態畫面或動態畫面。
15. 如申請專利範圍第12項所述之以濾光方式獲得顯示區域中特定波長標示點位置之裝置，其中該資料庫進一步儲存一個以上效果影像對應前述顯示畫面，該處理單元獲得該標示點在該顯示區域的座標位置後，在該座標位置上將相對應的前述效果影像疊合在該顯示畫面上。
16. 如申請專利範圍第9項所述之以濾光方式獲得顯示區域中特定波長標示點位置之裝置，其中該光發射器發射特定形狀的光波，使該標示點具有特定形狀，該處理單元並藉由辨識該標示點的特定形狀來辨別該光發射器。