基于图像识别和激光定位的瞄准点屏幕坐标获取方法技术

本发明专利技术提出一种基于图像识别和激光定位的瞄准点屏幕坐标获取方法，有效解决了现有的屏幕坐标获取中无法计算瞄准误差，采取的信息量大，处理器负载高，容易发生延迟的问题。本发明专利技术具有以下优点和积极效果：1、利用图像采集装置和挂载式红外激光发生器完成操作人员的瞄准点屏幕坐标获取，系统安装调试简便，应用更为灵活；2、挂载式红外激光发生器对操作人员的感官影响较少，能最大程度减少系统对操作人员瞄准动作的干扰；3、利用棋盘格预先构建了标准坐标表和误差表，并将其用于误差修正，瞄准点的屏幕坐标跟踪精度大为提高。

Screen coordinate acquisition method based on image recognition and laser positioning

The invention proposes a method for obtaining coordinates of aiming points based on image recognition and laser positioning. It effectively solves the problem of inaccuracy of pointing error in the existing screen coordinate acquisition, taking a large amount of information, high load on the processor, and prone to delay. The invention has the following advantages and positive effects: 1, using the image acquisition device and mounting type infrared laser generator complete operator aiming point screen coordinates acquisition system, convenient installation and debugging, more flexible application; 2, sensory type infrared laser generator mounted on the operator's influence is less, can minimize the action system. Interference of operating personnel; 3, using the checkerboard constructed standard coordinates table and the error table in advance, and used for error correction, aiming screen coordinates to improve the tracking accuracy of point.

【技术实现步骤摘要】
基于图像识别和激光定位的瞄准点屏幕坐标获取方法
本专利技术涉及测量定位和目标识别领域，特别是一种基于图像识别和激光定位的瞄准点屏幕坐标获取方法。
技术介绍
在模拟对抗训练过程中，常常需要受训人员使用仿真武器进行瞄准训练，而在瞄准训练中，其是通过一个训练控制主机控制投影仪在投影屏幕或者白墙上投影训练视景，然后受训人员手持便携式仿真武器瞄准屏幕上的某点实施瞄准射击，通过一个目标识别装置识别训练场景中目标和瞄准点，将训练场景中目标和标准点信息传递给训练控制主机进行处理，训练控制主机识别瞄准点在场景中的位置，以判断是否瞄准。目前广泛应用的目标点和瞄准点多数采用电视跟踪器图像识别的方法，存在电视跟踪器摄像头结构复杂、目标识别算法复杂、处理器数据处理信息量大负载高、系统开发成本高、效费比低，长时间运行后在数据处理和传输的过程中容易产生延迟等诸多问题。
技术实现思路
针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本专利技术提出一种基于图像识别和激光定位的瞄准点屏幕坐标获取方法，有效解决了现有的屏幕坐标获取中无法计算瞄准误差，采取的信息量大，处理器负载高，容易发生延迟的问题。本专利技术的方法是包含以下过程：①视景发生装置在屏幕上生成充满屏幕的棋盘格图像；②图像采集单元采集包含棋盘格的图像数据；③对图像采集单元采集的图像进行处理，根据棋盘格在采集到的图像中占据的区域，确定屏幕在图像中的坐标数据；④利用棋盘格的交叉点的屏幕坐标列表将屏幕划分为若干个区块，并根据划分的区块建立标准坐标表、映射坐标表和误差表如下表所示：标准坐标表映射坐标表(x0，yj)……(xi，yj)…………(x0，y1)(x1，y1)……(x0，y0)(x1，y0)…(xi，y0)误差表⑤在图像采集装置上装上可滤掉可见光的滤光装置；⑥视景发生装置产生训练视景并显示到屏幕上；⑦操作人员使用挂载有红外激光发生器的瞄准设备对屏幕上的某点实施瞄准射击；⑧图像采集装置获取实时的屏幕图像，数据处理单元处理该图像并提取出红外光斑的图像坐标(xg，yg)；⑨根据③中产生的标准坐标表和⑧中得到的瞄准点图像坐标确定当前的瞄准点屏幕坐标及其位于的区块，设该区块的四个顶点的坐标分别为((m，n)x，(m，n)y)，((m，n+1)x，(m，n+1)y)，((m+1，n)x，(m+1，n)y)，((m+1，n+1)x，(m+1，n+1)y)，通过查表得知四个顶点的误差分别为进而计算出误差因子为(Φx，Φy)，其中⑩根据⑨中得到的区块的四个顶点在3中产生的误差表中的误差对瞄准点的概略屏幕坐标进行误差修正，其中某实时点测量坐标包含的误差的数学表达式为可以得到如下表达式：(xg，yg)-(Δx，Δy)＝(x，y),其中(xg，yg)(Δx，Δy)均已知，即可得到当前瞄准点的精确屏幕坐标(x，y)，返回⑥。本专利技术具有以下优点和积极效果：1、利用图像采集装置和挂载式红外激光发生器完成操作人员的瞄准点屏幕坐标获取，系统安装调试简便，应用更为灵活；2、挂载式红外激光发生器对操作人员的感官影响较少，能最大程度减少系统对操作人员瞄准动作的干扰；3、利用棋盘格预先构建了标准坐标表和误差表，并将其用于误差修正，瞄准点的屏幕坐标跟踪精度大为提高。附图说明图1为本专利技术棋盘格示意图。图2为本专利技术图像采集单元采集的包含棋盘格的图像数据。图3为图图像采集单元采集的图像处理后的图纸。图4为图像采集装置获取实时的屏幕图像，数据处理单元处理该图像并提取出红外光斑的图像坐标(xg，yg)的图纸。图5为得到的瞄准点图像坐标确定的当前的概略屏幕坐标及其位于的区块。图6为本专利技术硬件设备布置在投影屏幕前的示意图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细说明；由图1至图6给出，本专利技术的技术方案是，本专利技术的方法是包含以下过程：①视景发生装置在屏幕上生成充满屏幕的棋盘格图像，如图1所示；②图像采集单元采集包含棋盘格的图像数据；目标视频信息的获取采用高速CCD摄像机获取目标场景视频然后在Unity3d中采用WebCamTexture实现。如图2所示；③对图像采集单元采集的图像进行处理，根据棋盘格在采集到的图像中占据的区域，确定屏幕在图像中的坐标数据；通过MatwebCamTextureMat＝webCamTextureToMatHelper.GetMat()；获取Mat类型的视频数据，然后使用Calib3d.findChessboardCorners获取棋盘格交叉点的屏幕坐标列表。如图3所示；④利用棋盘格的交叉点的屏幕坐标列表将屏幕划分为若干个区块，并根据划分的区块建立标准坐标表、映射坐标表和误差表：标准坐标表(0，j)……(i，j)…………(0，1/j)(1/i，1/j)……(0，0)(1/i，0)…(i，0)映射坐标表(x0，yj)……(xi，yj)…………(x0，y1)(x1，y1)……(x0，y0)(x1，y0)…(xi，y0)误差表⑤.在图像采集装置上装上可滤掉可见光的滤光装置；⑥.视景发生装置产生训练视景并显示到屏幕上；⑦.操作人员使用挂载有红外激光发生器的瞄准设备对屏幕上的某点实施瞄准射击；⑧.图像采集装置获取实时的屏幕图像，数据处理单元处理该图像并提取出红外光斑的图像坐标(xg，yg)；通过webCamTextureToMatHelper.GetMat()获取Mat类型的视频数据，然后使用Imgproc.threshold()对数据进行二值化，再使用FeatureDetector对数据进行光斑检测，确定白色激光点的测量屏幕坐标(xg，yg)。如图4所示。⑨.根据③中产生的标准坐标表和⑧中得到的瞄准点图像坐标确定当前的瞄准点屏幕坐标及其位于的区块，设该区块的四个顶点的坐标分别为((m，n)x，(m，n)y)，((m，n+1)x，(m，n+1)y)，((m+1，n)x，(m+1，n)y)，((m+1，n+1)x，(m+1，n+1)y)，通过查表得知四个顶点的误差分别为进而计算出误差因子为(Φx，Φy)，其中如图5所示。⑩.根据⑨中得到的区块的四个顶点在3中产生的误差表中的误差对瞄准点的概略屏幕坐标进行误差修正，其中某实时点测量坐标包含的误差的数学表达式为可以得到如下表达式：(xg，yg)-(Δx，Δy)＝(x，y),其中(xg，yg)(Δx，Δy)均已知，即可得到当前瞄准点的精确屏幕坐标(x，y)，返回⑥。视景发生装置在屏幕上生成充满屏幕的棋盘格图像；然后经过固定到一定位置的图像采集单元采集包含棋盘格的图像数据；采集完之后棋盘格图像即变为后台图像，当屏幕上显示训练视景象时，其棋盘格不可见。如图6所示，本专利技术的硬件设备包括挂载有红外激光发生器的便携式仿真武器1、投影仪2、投影屏幕3、目标识别装置4、滤光装置和训练控制主机5，所述投影仪2正投在投影屏幕3或者白色墙壁上，所述目标识别装置4安装于投影屏幕3前端用于采集视频图像，所述目标识别装置4前端装有滤光装置，所述目标识别装置4和投影仪2连接在训练控制主机5上。所述目标识别装置为高清CCD摄像头，所述高清CCD摄像头前端装有滤光装置。其滤光装置为滤光片，滤光片为红外滤光片，其可以过滤掉可见光，只用提取红外激光发生器发射的红色光点，此时高清CCD摄像头摄取的是一个黑屏，黑屏本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于图像识别和激光定位的瞄准点屏幕坐标获取方法，其特征在于，包含以下过程：①视景发生装置在屏幕上生成充满屏幕的棋盘格图像；②图像采集单元采集包含棋盘格的图像数据；目标视频信息的获取采用高速CCD摄像机获取目标场景视频然后在Unity3d中采用WebCamTexture实现；③对图像采集单元采集的图像进行处理，根据棋盘格在采集到的图像中占据的区域，确定屏幕在图像中的坐标数据，通过Mat webCamTextureMat＝webCamTextureToMatHelper.GetMat()，获取Mat类型的视频数据，然后使用Calib3d.findChessboardCorners获取棋盘格交叉点的屏幕坐标列表；④利用棋盘格的交叉点的屏幕坐标列表将屏幕划分为若干个区块，并根据划分的区块建立标准坐标表、映射坐标表和误差表：标准坐标表

【技术特征摘要】
1.基于图像识别和激光定位的瞄准点屏幕坐标获取方法，其特征在于，包含以下过程：①视景发生装置在屏幕上生成充满屏幕的棋盘格图像；②图像采集单元采集包含棋盘格的图像数据；目标视频信息的获取采用高速CCD摄像机获取目标场景视频然后在Unity3d中采用WebCamTexture实现；③对图像采集单元采集的图像进行处理，根据棋盘格在采集到的图像中占据的区域，确定屏幕在图像中的坐标数据，通过MatwebCamTextureMat＝webCamTextureToMatHelper.GetMat()，获取Mat类型的视频数据，然后使用Calib3d.findChessboardCorners获取棋盘格交叉点的屏幕坐标列表；④利用棋盘格的交叉点的屏幕坐标列表将屏幕划分为若干个区块，并根据划分的区块建立标准坐标表、映射坐标表和误差表：标准坐标表(0，j)……(i，j)…………(0，1/j)(1/i，1/j)……(0，0)(1/i，0)…(i，0)映射坐标表(x0，yj)……(xi，yj)…………(x0，y1)(x1，y1)……(x0，y0)(x1，y0)…(xi，y0)误差表⑤.在图像采集装置上装上可滤掉可见光的滤光装置；⑥.视景发生装置产生训练视景并显示到屏幕上；⑦.操作人员使用挂载有红外激光发生器的瞄准设备对屏幕上的某点实施瞄准射击；⑧.图像采集装置获取实时的屏幕图像，数据处理单元处理该图像并提取出红外光斑的图像坐标(xg，yg)；通过webCamTextureToMatHelper.GetMat()获取Mat类型的视频数据，然后使用Imgproc...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋瑞丽，李涛，姜暄民，顾艳华，
申请(专利权)人：河南黄烨科技有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41