專利名稱:一種實(shí)彈射擊系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及攝像圖像畸變修復(fù)技術(shù)，尤其是涉及一種可利用基于拓樸柵格學(xué)習(xí)的 命中點(diǎn)解算方法的虛擬場(chǎng)景的實(shí)彈射擊系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
基于效果作戰(zhàn)的指導(dǎo)思想已將戰(zhàn)爭(zhēng)大量引入城市，而街道復(fù)雜、建筑林立的特殊環(huán)境 又使城市作戰(zhàn)給軍隊(duì)帶來了前所未有的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的實(shí)彈射擊訓(xùn)練已不能滿足未來軍事斗 爭(zhēng)的需要，也不能有效滿足駐軍履行防務(wù)的需求。虛擬場(chǎng)景實(shí)彈射擊訓(xùn)練成為一種新的訓(xùn) 練手段，其能模擬城市街道、建筑物、人質(zhì)劫持等多種特殊環(huán)境。模擬場(chǎng)景實(shí)彈射擊一般 通過投影機(jī)投影出場(chǎng)景或模擬靶，投影屏幕同時(shí)又是受彈幕，通過與投影機(jī)并排安裝的攝 像機(jī)進(jìn)行命中點(diǎn)檢測(cè)，通過檢測(cè)的命中點(diǎn)進(jìn)行自動(dòng)報(bào)靶或控制場(chǎng)景的生成，這就對(duì)彈孔識(shí) 別與定位提出新的技術(shù)要求。
目前的虛擬場(chǎng)景實(shí)彈射擊系統(tǒng)大致有如下兩種類型
一是通過投影機(jī)投映出特定靶圖以供射擊，攝像機(jī)拍回圖像，通過圖像分析查找彈孔， 同時(shí)通過靶圖靶環(huán)分析，結(jié)合彈孔所在位置，從而得出彈孔的環(huán)數(shù)。該方法缺點(diǎn)是只能分 析特定的靶圖，不能進(jìn)行任意模擬場(chǎng)景的射擊訓(xùn)練，對(duì)攝像圖像質(zhì)量要求高，當(dāng)靶圖成像 不良時(shí)，則無法正確分析命中環(huán)數(shù)。
另一種是利用激光或紅外光在屏幕上幾個(gè)位置(中央l點(diǎn)，四角4點(diǎn)共五點(diǎn))打出亮點(diǎn)， 得出這些點(diǎn)的攝像圖像與屏幕坐標(biāo)關(guān)系，取均值用于計(jì)算其它位置。這種方法的缺點(diǎn)是精 度差，無法消除攝像圖像畸變的誤差，同時(shí)投影機(jī)的投影畸變誤差也無法消除，對(duì)攝影機(jī) 鏡頭質(zhì)量及安裝位置提出很高的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是解決現(xiàn)有虛擬場(chǎng)景實(shí)彈射擊系統(tǒng)中存在無法消除投影機(jī)的投影圖 像畸變誤差而存在命中點(diǎn)定位精度不高的技術(shù)問題，提出一種可利用基于拓樸柵格學(xué)習(xí)的 命中點(diǎn)解算方法的虛擬場(chǎng)景的實(shí)彈射擊系統(tǒng)。
為解決上述問題，本實(shí)用新型公開一種實(shí)彈射擊系統(tǒng)，包括射擊靶屏；投影機(jī)；用 于產(chǎn)生虛擬作戰(zhàn)場(chǎng)景圖像，并控制將虛擬場(chǎng)景圖像通過投影機(jī)投影在射擊靶屏上的中央控 制單元；網(wǎng)絡(luò)；通過網(wǎng)絡(luò)與中央控制單元連接的命中分析單元，其用于通過數(shù)據(jù)采集攝像 機(jī)采集射擊靶屏上的彈點(diǎn)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行識(shí)別處理，該命中分析單元包括
數(shù)據(jù)采集模塊，用于將為柵格的樣本圖像通過投影機(jī)投影在射擊靶屏上，通過攝像機(jī) 對(duì)射擊靶屏上的樣本圖像進(jìn)行攝像，采集每個(gè)柵格端點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)，獲得采樣圖像；
映射關(guān)系模塊，用于分析每個(gè)柵格端點(diǎn)對(duì)應(yīng)在樣本圖像和采樣圖像之中的位置數(shù)據(jù)， 建立樣本圖像和采樣圖像之間非線性的拓樸柵格映射關(guān)系；
命中點(diǎn)解算模塊，用于通過攝像機(jī)檢測(cè)命中在射擊靶屏上的命中點(diǎn)，獲取攝像圖像，
依據(jù)拓樸柵格映射關(guān)系對(duì)該命中點(diǎn)在攝像圖像中的位置進(jìn)行攝像畸變修復(fù)，解算出該命中點(diǎn)在射擊乾屏上相對(duì)于樣本圖像的準(zhǔn)確位置；
所述命中分析單元根據(jù)解算出的命中點(diǎn)的準(zhǔn)確位置信息控制將命中點(diǎn)通過投影機(jī)投影 在射擊靶屏上。
較優(yōu)的，本實(shí)用新型的實(shí)彈射擊系統(tǒng)還包括場(chǎng)景采集攝像機(jī)；以及通過網(wǎng)絡(luò)與命中 分析單元和中央控制單元連接的場(chǎng)景管理單元，其包括 網(wǎng)絡(luò)控制才妄口；
場(chǎng)景數(shù)據(jù)采集模塊，用于在對(duì)抗射擊訓(xùn)練模式時(shí)，控制場(chǎng)景攝像機(jī)采集射手視頻圖像， 并將數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)控制接口傳給對(duì)手的場(chǎng)景管理單元并投影作為對(duì)抗對(duì)手的射擊場(chǎng)景，同 時(shí)該視頻數(shù)據(jù)也傳輸給中央控制單元供中央監(jiān)控；
靶生成模塊，用于在模擬射擊訓(xùn)練模式時(shí)，控制生成供射擊的虛擬場(chǎng)景圖像數(shù)據(jù)或模 擬耙圖像；
視頻處理模塊，對(duì)抗射擊訓(xùn)練模式，用于對(duì)抗對(duì)手的場(chǎng)景視頻解壓及本方射手視頻的 壓縮，虛擬場(chǎng)景射擊時(shí)，用于場(chǎng)景視頻文件的播放及控制；
圖像合成模塊，用于將命中報(bào)靶模塊、靶生成模塊和視頻處理模塊輸出的數(shù)據(jù)合成圖像。 較優(yōu)的，所述網(wǎng)絡(luò)為光纖通信網(wǎng)絡(luò)。
較優(yōu)的，本實(shí)用新型的實(shí)彈射擊系統(tǒng)還包括用于控制照明、顯示以及消聲處理的系 統(tǒng)電器控制單元。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下有益效果
本實(shí)用新型有效的修正了攝像圖像和投影圖像之間的畸變誤差，從而建立了高精度攝 像圖像與投影圖像坐標(biāo)解算模型，并且，可大幅度減低對(duì)攝像機(jī)的要求，從可有效降低系 統(tǒng)成本，攝像機(jī)的安裝也變得簡(jiǎn)單。同時(shí)，通過已建立的映射關(guān)系，可快速實(shí)時(shí)的定位識(shí) 別。


圖1是本實(shí)用新型一個(gè)較佳實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2A和圖2B分別是為柵格的樣本圖像M和采樣圖像N的示意圖；
圖3A和圖3B分別是攝像圖像和投影圖像的示意圖；
圖4是本實(shí)用新型一個(gè)較佳實(shí)施例的流程示意圖；
圖5是本實(shí)用新型中建立映射關(guān)系的一個(gè)較佳實(shí)施例的流程示意圖；
圖6是本實(shí)用新型的實(shí)彈射擊系統(tǒng)一個(gè)較佳實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型是以通過投影輸出為一個(gè)柵格的樣本圖像，對(duì)投影屏幕上的樣本圖像進(jìn)行 攝像，獲得采樣圖像；通過逐行分析樣本圖像數(shù)據(jù)與對(duì)應(yīng)的采樣圖像數(shù)據(jù)，從而建立投影 圖像與攝像圖像之間的映射關(guān)系，以此映射關(guān)系來修正攝像圖像產(chǎn)生圖像畸變帶來的誤差， 從而達(dá)到對(duì)投影屏幕上的命中點(diǎn)進(jìn)行快速實(shí)時(shí)的位置解算的目的。
如圖1所示，本實(shí)施例包括投影屏幕110;用于受投影控制模塊141控制，輸出投影 圖像并投影至所述投影屏幕110的投影機(jī)120;用于對(duì)所述投影屏幕110上的投影圖像進(jìn)行 視頻數(shù)據(jù)采集的攝影機(jī)130,其采集的攝像圖像數(shù)據(jù)輸入至數(shù)據(jù)采集模塊142;用于建立投 影圖像與攝像圖像之間的非線性的拓樸柵格映射關(guān)系，以此修正攝像圖像因?yàn)楫a(chǎn)生圖像畸 變帶來誤差的映射關(guān)系模塊143,其包括圖像分析模塊1431和學(xué)習(xí)控制模塊1432;以及對(duì)所述數(shù)據(jù)采集模塊142采集的攝像圖像通過查詢所述映射關(guān)系模塊143中的映射關(guān)系，從 而修正投影圖像與攝像圖像之間圖像畸變誤差，達(dá)到準(zhǔn)確識(shí)別攝像圖像中每一個(gè)像素點(diǎn)在 投影圖像中準(zhǔn)確位置的命中點(diǎn)解算模塊144。為建立所述拓樸柵格映射關(guān)系，首先需要投影控制模塊141控制將投影機(jī)120輸出的 投影范圍劃分為若干個(gè)橫向和縱向均等距的柵格，每個(gè)柵格具有四個(gè)柵格端點(diǎn)，從而控制 投影機(jī)120輸出一個(gè)為柵格的樣本圖像M并投影在所述投影屏幕110上，如圖2A所示， 如具有64x48或128x96個(gè)柵格端點(diǎn)的樣本圖像。所述攝影機(jī)130對(duì)所述投影屏幕110上的 樣本圖像M進(jìn)行攝像，采集每個(gè)柵格端點(diǎn)的數(shù)據(jù)信息，獲得采樣圖像N,如圖2B所示， 由于所述攝影機(jī)130的攝像會(huì)因?yàn)楫a(chǎn)生圖像畸變帶來誤差，因此，圖2B中，實(shí)線部分代表 圖像畸變后的采樣圖像N，虛線部分代表樣本圖像M的最外界范圍。且圖2A和圖2B中， 實(shí)線之間的空格代表一個(gè)柵格，實(shí)線與實(shí)線之間的交叉點(diǎn)代表一個(gè)柵格端點(diǎn)。為提高數(shù)據(jù)采樣效率，提高獲取所述拓樸柵格映射關(guān)系的準(zhǔn)確性，所述投影機(jī)120逐 行輸出樣本圖像M,所述攝影機(jī)130以逐行掃描每行樣本圖像M的每個(gè)端點(diǎn)的位置信息， 最終得到采樣圖像N,并將采集得到采樣圖像N中每個(gè)柵格端點(diǎn)數(shù)據(jù)輸出至所述數(shù)據(jù)采集 模塊142;由圖像分析模塊1431通過逐行分析樣本圖像M數(shù)據(jù)與對(duì)應(yīng)的采樣圖像N數(shù)據(jù)， 找出兩者的相關(guān)性，并由學(xué)習(xí)控制模塊1432學(xué)習(xí)樣本圖像M數(shù)據(jù)與對(duì)應(yīng)的采樣圖像N數(shù) 據(jù)之間的相關(guān)性，從而建立投影圖像與攝像圖像之間非線性的拓樸映射關(guān)系M=f (N)。在學(xué)習(xí)建立的拓樸映射關(guān)系網(wǎng)絡(luò)拓樸之后，事先對(duì)攝像圖像的所有坐標(biāo)利用四點(diǎn)插值法逐點(diǎn)計(jì)算對(duì)應(yīng)投影圖像位置，攝像圖像與投影圖像的映射關(guān)系保存于二個(gè)二維映射數(shù)組 Ax[x， y]和AY[x, y],以便快速查詢，其中，x的取值為0到攝像圖像的最大橫向分辨率； y的取值為O到攝像圖像的最大縱向分辨率。當(dāng)需要作攝像畸變修復(fù)處理時(shí)，只需要根據(jù)命 中點(diǎn)在攝像圖像中的位置數(shù)據(jù)，通過查詢?cè)撐恢脭?shù)據(jù)在所述二維映射數(shù)組中的對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)， 獲得命中點(diǎn)在投影屏幕上相對(duì)于投影圖像的準(zhǔn)確位置。比如，若命中點(diǎn)在攝像圖像中的坐 標(biāo)位置為P(50, 100),則只需訪問數(shù)組Ax[50, IOO]和AY[50, 100],即分別獲得命中點(diǎn) 相對(duì)于樣本圖像的準(zhǔn)確位置。如圖3A和圖3B所示，A，、 B，、 C'和D，分別是攝像圖像中一個(gè)柵格的4個(gè)柵格端點(diǎn)， H'則位于該柵格的內(nèi)部；若通過所述攝像機(jī)130對(duì)所述投影屏幕110上的圖像進(jìn)行數(shù)椐采 集，獲得攝像圖像后，若需知道4個(gè)柵格端點(diǎn)A，、 B'、 C'和D'對(duì)應(yīng)在所述投影屏幕IIO上 相對(duì)于樣本圖像的準(zhǔn)確位置，則只需要將4個(gè)柵格端點(diǎn)A'、 B'、 C'和D'對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)位置數(shù) 據(jù)，通過查詢所述拓樸柵格映射關(guān)系作圖像畸變修復(fù)處理，即可獲得其分別相對(duì)于樣本圖 像的準(zhǔn)確位置A、 B、 C和D。由于H，則位于該柵格的內(nèi)部，則其可以根據(jù)A，、 B'、 C，和D， 查詢拓樸柵格映射關(guān)系獲得對(duì)應(yīng)的A、 B、 C和D位置后，對(duì)A、 B、 C和D的位置數(shù)據(jù)作 插值處理，也能計(jì)算出H，相對(duì)于樣本圖像的準(zhǔn)確位置H。需要說明的是，柵格越密，則圖像畸變修復(fù)的程度越高；當(dāng)每個(gè)柵格端點(diǎn)即為一個(gè)投 影圖像的最小像素時(shí)，所有命中點(diǎn)都會(huì)位于投影圖像的柵格端點(diǎn)上。但是考慮數(shù)據(jù)處理的 復(fù)雜程度，以及攝像機(jī)130的分辨率及單像素投影亮度等實(shí)際情況，目前柵格的精度還遠(yuǎn) 不能達(dá)到類似于像素的精度。結(jié)合圖4,本實(shí)施例包括如下步驟步驟S410:將為柵格的樣本圖像M逐行投影在投影屏幕上；對(duì)投影屏幕上的樣本圖像 M進(jìn)行攝像，采集每個(gè)柵格端點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)，獲得采樣圖像N。步驟S420:分析每個(gè)柵格端點(diǎn)對(duì)應(yīng)在樣本圖像M和采樣圖像N之間的位置數(shù)據(jù)，建立樣本圖像M與采樣圖像N之間的非線性映射關(guān)系M=f (N );步驟S430:通過攝像機(jī)檢測(cè)命中在投影屏幕上的命中點(diǎn)，獲取攝影圖像。步驟S440:依據(jù)拓樸柵格映射關(guān)系對(duì)該命中點(diǎn)在攝影圖像中的位置進(jìn)行攝像畸變修復(fù)，解算出該命中點(diǎn)在投影屏幕上相對(duì)于投影圖像的準(zhǔn)確位置。步驟S450:根據(jù)解算出的命中點(diǎn)的準(zhǔn)確位置，控制將命中點(diǎn)通過投影機(jī)投影在投影屏幕上。其中，結(jié)合圖5所示，其是對(duì)圖4中步驟S420的一個(gè)具體實(shí)施例的流程示意圖。本實(shí) 施例中，所述投影機(jī)120輸出的投影圖像也是按投影屏幕110的行、列顯示精度進(jìn)行輸出。 本實(shí)施例具體包括如下步驟步驟S510:所述投影控制模塊141控制所述投影機(jī)120輸出一個(gè)樣本圖像M的一行并 投影在所述投影屏幕110之上。步驟S520:所述數(shù)據(jù)釆集模塊142控制所述攝像機(jī)130掃描所述投影屏幕110上顯示 的一行圖像像素?cái)?shù)據(jù)，并對(duì)采集獲取的數(shù)據(jù)作預(yù)處理。步驟S530:對(duì)采集獲取的數(shù)據(jù)作分析處理。步驟S540:判斷該行樣本圖像的柵格端點(diǎn)的位置是否識(shí)別正確，若是，轉(zhuǎn)步驟S550, 否則轉(zhuǎn)步驟S560。步驟S560:調(diào)整亮度等圖像采集參數(shù)，使步驟S520中采集的數(shù)據(jù)具有更高精度，以使 其在步驟S540時(shí)能^皮正確識(shí)別。步驟S550:建立該行樣本圖像M與對(duì)應(yīng)的該行采樣圖像N之間，對(duì)應(yīng)柵格端點(diǎn)位置的 映射關(guān)系。步驟S570:判斷當(dāng)前輸出行是否是樣本圖像的最后一行。若否，轉(zhuǎn)步驟S580，若是則 轉(zhuǎn)步驟S590。步驟S580:繼續(xù)下一行樣本圖像的輸出、數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)分析處理等。步驟S5卯將對(duì)各行樣本圖像與對(duì)應(yīng)行采樣圖像中的對(duì)應(yīng)柵格端點(diǎn)的位置建立的映射 關(guān)系，形成樣本圖像與采樣圖像之間的映射關(guān)系，也就是投影圖像與攝像圖像之間的映射 關(guān)系，并保存該映射關(guān)系。本實(shí)用新型主要可用于虛擬場(chǎng)景射擊系統(tǒng)，以達(dá)到精確標(biāo)定命中點(diǎn)或彈孔在投影場(chǎng)景 中位置，并作出相應(yīng)的響應(yīng)。參考圖6,是將本實(shí)用新型應(yīng)用于虛擬場(chǎng)景射擊系統(tǒng)的一個(gè)具體實(shí)施例。該實(shí)施例解決 對(duì)抗雙方室內(nèi)室外行動(dòng)實(shí)景互為目標(biāo)、高精度實(shí)時(shí)命中解算與彈著顯示，著力提高部隊(duì)實(shí) 彈對(duì)抗的能力。在用于反恐實(shí)彈射擊訓(xùn)練時(shí)，可以對(duì)計(jì)算機(jī)生成的反劫持靶進(jìn)行射擊，或 根據(jù)視頻電影進(jìn)行交互式射擊。改裝后的92式手槍和95式突擊步槍，也可以在這里進(jìn)行 激光模擬射擊。實(shí)施例還可以實(shí)現(xiàn)多人之間的實(shí)彈射擊對(duì)抗，在樓上樓下兩個(gè)房間里，通 過攝像機(jī)和投影儀建立視頻交互系統(tǒng)，對(duì)兩個(gè)房間的紙屏幕的彈著點(diǎn)快速精確定位，通過 計(jì)算機(jī)的運(yùn)算，可以實(shí)時(shí)判斷出彈著點(diǎn)的位置，得出雙方的戰(zhàn)績(jī)。本實(shí)施例包括主要包括投影機(jī)120、中央控制單元20、數(shù)據(jù)釆集攝像機(jī)131和場(chǎng)景 采集攝像機(jī)132、命中分析單元30、場(chǎng)景管理單元40、網(wǎng)絡(luò)50和系統(tǒng)電器控制單元60。 中央控制單元20、命中分析單元30和場(chǎng)景管理單元40通過網(wǎng)絡(luò)50連接，網(wǎng)絡(luò)50的表現(xiàn) 形式多樣化，比如有有線網(wǎng)絡(luò)、無線網(wǎng)絡(luò)、局域網(wǎng)、以太網(wǎng)等等，考慮為實(shí)現(xiàn)高速的數(shù)據(jù) 傳輸，本實(shí)施例中網(wǎng)絡(luò)50釆用光纖通信網(wǎng)絡(luò)。其中，中央控制單元20包括用于生成虛擬場(chǎng)景的場(chǎng)景生成模塊201，其生成的虛擬場(chǎng)景數(shù)據(jù)經(jīng)過視頻解壓模塊202作解壓處理后，由投影控制模塊141控制輸出至投影機(jī)120， 由投影機(jī)120將虛擬場(chǎng)景的圖像投影在射擊靶屏111之上；同時(shí)，中央控制單元20通過網(wǎng) 絡(luò)接口 203與網(wǎng)絡(luò)50進(jìn)行數(shù)據(jù)交互通信。數(shù)據(jù)采集攝像機(jī)131用于采集通過激光模擬射擊或?qū)崗椛鋼粼谏鋼舭衅?11之上的圖像 數(shù)據(jù)，將采集的數(shù)據(jù)傳給命中分析單元30中的數(shù)據(jù)采集模塊142,由命中點(diǎn)解算模塊144 對(duì)采集的圖像數(shù)據(jù)根據(jù)映射關(guān)系模塊143中的映射關(guān)系，獲得激光模擬射擊或?qū)崗椛鋼舻?彈點(diǎn)在模擬場(chǎng)景圖像上的對(duì)應(yīng)位置，也即是彈點(diǎn)在射擊靶屏111上的位置和坐標(biāo)信息，通過 網(wǎng)絡(luò)控制接口 146、網(wǎng)絡(luò)50后，控制投影機(jī)120將彈點(diǎn)的準(zhǔn)確位置投影在射擊靶屏111上。當(dāng)然，如果是采用實(shí)彈射擊，則需射擊靶屏111采用記載彈點(diǎn)的巻紙，需要在命中分析 單元30中設(shè)置用于控制巻紙轉(zhuǎn)動(dòng)的巻紙控制模塊145;巻紙為覆蓋彈孔而設(shè)，當(dāng)屏幕彈點(diǎn) 太多，將會(huì)影響命中點(diǎn)的識(shí)別，因此需將彈幕交替運(yùn)動(dòng)，以覆蓋彈孔。場(chǎng)景管理單元40包括用于控制場(chǎng)景采集攝像機(jī)132采集投影機(jī)120所投影產(chǎn)生的虛 擬場(chǎng)景圖像數(shù)據(jù)的場(chǎng)景數(shù)據(jù)采集模塊401;采集獲得的數(shù)據(jù)可通過網(wǎng)絡(luò)控制接口 402傳給命 中分析單元30中的命中點(diǎn)解算模塊144，供命中點(diǎn)解算模塊144結(jié)合虛擬場(chǎng)景圖像作圖像 識(shí)別處理；通過網(wǎng)絡(luò)控制接口 402獲取命中分析單元30的彈點(diǎn)射擊靶屏111上位置和坐標(biāo) 信息，作中報(bào)靶處理的命中報(bào)靶模塊403;以及用于控制在作戰(zhàn)訓(xùn)練對(duì)手方生成供射擊的靶 圖像的靶生成模塊405;用于對(duì)命中分析單元30獲取的圖像數(shù)據(jù)作解壓等視頻處理的視頻 處理模塊404;將命中報(bào)靶模塊403、靶生成模塊405和視頻處理模塊404輸出的數(shù)據(jù)合成 圖像的圖像合成模塊406,該圖像合成模塊406合成的圖像可通過射擊場(chǎng)景投影機(jī)407投影 在作戰(zhàn)訓(xùn)練對(duì)手方的射擊靶屏之上。其中，命中點(diǎn)檢測(cè)到之后，其不僅可以給射擊者或訓(xùn)練者帶來直觀感受；在模擬靶射 擊時(shí)，是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)報(bào)環(huán)數(shù)的前提，且命中結(jié)果可保存，并可重播；在視頻模擬場(chǎng)景射擊， 可以令場(chǎng)景管理單元40讓視頻里的被命中目標(biāo)做相應(yīng)反應(yīng)，如倒地死亡等，因此，檢測(cè)及 獲取命中點(diǎn)位置是射擊系統(tǒng)的基礎(chǔ)。另外，系統(tǒng)電器控制單元60主要用于控制虛擬作戰(zhàn)訓(xùn)練雙方所處環(huán)境內(nèi)的燈光、圖像 顯示和消聲裝置等，其可采用PLC控制，在此不詳敘。因此，本應(yīng)用實(shí)例中，通過用于修正投影機(jī)和攝像機(jī)之間產(chǎn)生的圖像畸變誤差的映射 關(guān)系，可準(zhǔn)確的識(shí)別出彈點(diǎn)在射擊靶屏的位置和坐標(biāo)，提供了精確的虛擬作戰(zhàn)訓(xùn)練模擬。綜上，本實(shí)用新型具有如下有益技術(shù)效果本實(shí)用新型有效的修正了攝像圖像和投影圖像之間的畸變誤差，從而建立了高精度攝 像圖像與投影圖像坐標(biāo)解算模型，并且，可大幅度減低對(duì)攝像機(jī)的要求，從可有效降低系 統(tǒng)成本，攝像機(jī)的安裝也變得簡(jiǎn)單。同時(shí)，通過已建立的映射關(guān)系，可快速實(shí)時(shí)對(duì)指定坐 標(biāo)定位識(shí)別。
權(quán)利要求
1、 一種實(shí)彈射擊系統(tǒng)，其特征在于，包括射擊耙屏；投影機(jī)；用于產(chǎn)生虛擬作戰(zhàn) 場(chǎng)景圖像，并控制將虛擬場(chǎng)景圖像通過投影機(jī)投影在射擊靶屏上的中央控制單元；網(wǎng)絡(luò)； 通過網(wǎng)絡(luò)與中央控制單元連接的命中分析單元，其用于通過數(shù)據(jù)采集攝像機(jī)采集射擊靶屏 上的彈點(diǎn)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行識(shí)別處理，該命中分析單元包括數(shù)據(jù)采集模塊，用于將為柵格的樣本圖像通過投影機(jī)投影在射擊靶屏上，通過攝像機(jī) 對(duì)射擊靶屏上的樣本圖像進(jìn)行攝像，采集每個(gè)柵格端點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)，獲得采樣圖像；映射關(guān)系模塊，用于分析每個(gè)柵格端點(diǎn)對(duì)應(yīng)在樣本圖像和采樣圖像之中的位置數(shù)據(jù)， 建立樣本圖像和采樣圖像之間非線性的拓樸柵格映射關(guān)系；命中點(diǎn)解算模塊，用于通過攝像機(jī)檢測(cè)命中在射擊耙屏上的命中點(diǎn)，獲取攝像圖像， 依據(jù)拓樸柵格映射關(guān)系對(duì)該命中點(diǎn)在攝像圖像中的位置進(jìn)行攝像畸變修復(fù)，解算出該命中 點(diǎn)在射擊把屏上相對(duì)于樣本圖像的準(zhǔn)確位置；所述命中分析單元根據(jù)解算出的命中點(diǎn)的準(zhǔn)確位置信息控制將命中點(diǎn)通過投影機(jī)投 影在射擊靶屏上。
2、 根據(jù)權(quán)利要求
1所述的實(shí)彈射擊系統(tǒng)，其特征在于，還包括場(chǎng)景采集攝像機(jī)； 以及通過網(wǎng)絡(luò)與命中分析單元和中央控制單元連接的場(chǎng)景管理單元，其包括網(wǎng)絡(luò)控制接口；場(chǎng)景數(shù)據(jù)采集模塊，用于在對(duì)抗射擊訓(xùn)練模式時(shí)，控制場(chǎng)景攝像機(jī)采集射手視頻圖像， 并將數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)控制接口傳給對(duì)手的場(chǎng)景管理單元并投影作為對(duì)抗對(duì)手的射擊場(chǎng)景，同 時(shí)該視頻數(shù)據(jù)也傳輸給中央控制單元供中央監(jiān)控；靶生成模塊，用于在模擬射擊訓(xùn)練模式時(shí)，控制生成供射擊的虛擬場(chǎng)景圖像數(shù)據(jù)或模 擬靶圖像；視頻處理模塊，對(duì)抗射擊訓(xùn)練模式，用于對(duì)抗對(duì)手的場(chǎng)景視頻解壓及本方射手視頻的 壓縮，虛擬場(chǎng)景射去時(shí)，用于場(chǎng)景視頻文件的播放及控制；圖像合成模塊，用于將命中報(bào)耙模塊、靶生成模塊和視頻處理模塊輸出的數(shù)據(jù)合成圖像。
3、 根據(jù)權(quán)利要求
1所述的實(shí)彈射擊系統(tǒng)，其特征在于，所述網(wǎng)絡(luò)為光纖通信網(wǎng)絡(luò)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求
1所述的實(shí)彈射擊系統(tǒng)，其特征在于，還包括用于控制照明、顯 示以及消聲處理的系統(tǒng)電器控制單元。
專利摘要
一種實(shí)彈射擊系統(tǒng)，其包括射擊靶屏；投影機(jī)；中央控制單元；網(wǎng)絡(luò)；由網(wǎng)絡(luò)與中央控制單元連接的命中分析單元，該命中分析單元包括數(shù)據(jù)采集模塊，用于將為柵格的樣本圖像投影在射擊靶屏上，并對(duì)樣本圖像進(jìn)行攝像，采集柵格端點(diǎn)的數(shù)據(jù)而獲得采樣圖像；映射關(guān)系模塊，用于分析柵格端點(diǎn)對(duì)應(yīng)在有關(guān)圖像之中的位置數(shù)據(jù)，建立有關(guān)圖像之間非線性的映射關(guān)系；命中點(diǎn)解算模塊，用于檢測(cè)在射擊靶屏上的命中點(diǎn)，獲取攝像圖像，依據(jù)映射關(guān)系對(duì)命中點(diǎn)的位置進(jìn)行修復(fù)，解算出命中點(diǎn)相對(duì)于樣本圖像的準(zhǔn)確位置；命中分析單元根據(jù)解算出的命中點(diǎn)的準(zhǔn)確位置信息控制將命中點(diǎn)通過投影機(jī)投影在射擊靶屏上。本系統(tǒng)有效地修正了攝像圖像產(chǎn)生圖像畸變帶來的誤差，可對(duì)投影屏幕上的命中點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)，從而進(jìn)行快速實(shí)時(shí)的位置解算。
文檔編號(hào)F41G3/26GKCN201155944SQ200820092287
公開日2008年11月26日 申請(qǐng)日期2008年2月19日
發(fā)明者劉聯(lián)華, 江志添, 鄧秉忠, 鄭威波, 黃桃益 申請(qǐng)人:深圳大學(xué)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan