一种实弹射击系统技术方案

一种实弹射击系统，其包括射击靶屏；投影机；中央控制单元；网络；由网络与中央控制单元连接的命中分析单元，该命中分析单元包括：数据采集模块，用于将为栅格的样本图像投影在射击靶屏上，并对样本图像进行摄像，采集栅格端点的数据而获得采样图像；映射关系模块，用于分析栅格端点对应在有关图像之中的位置数据，建立有关图像之间非线性的映射关系；命中点解算模块，用于检测在射击靶屏上的命中点，获取摄像图像，依据映射关系对命中点的位置进行修复，解算出命中点相对于样本图像的准确位置；命中分析单元根据解算出的命中点的准确位置信息控制将命中点通过投影机投影在射击靶屏上。本系统有效地修正了摄像图像产生图像畸变带来的误差，可对投影屏幕上的命中点进行检测，从而进行快速实时的位置解算。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及摄像图像畸变修复技术，尤其是涉及一种可利用基于拓朴栅格学习的 命中点解算方法的虚拟场景的实弹射击系统。
技术介绍
基于效果作战的指导思想已将战争大量引入城市，而街道复杂、建筑林立的特殊环境 又使城市作战给军队带来了前所未有的挑战。传统的实弹射击训练已不能满足未来军事斗 争的需要，也不能有效满足驻军履行防务的需求。虚拟场景实弹射击训练成为一种新的训 练手段，其能模拟城市街道、建筑物、人质劫持等多种特殊环境。模拟场景实弹射击一般 通过投影机投影出场景或模拟靶，投影屏幕同时又是受弹幕，通过与投影机并排安装的摄 像机进行命中点检测，通过检测的命中点进行自动报靶或控制场景的生成，这就对弹孔识 别与定位提出新的技术要求。目前的虚拟场景实弹射击系统大致有如下两种类型一是通过投影机投映出特定靶图以供射击，摄像机拍回图像，通过图像分析查找弹孔， 同时通过靶图靶环分析，结合弹孔所在位置，从而得出弹孔的环数。该方法缺点是只能分 析特定的靶图，不能进行任意模拟场景的射击训练，对摄像图像质量要求高，当靶图成像 不良时，则无法正确分析命中环数。另一种是利用激光或红外光在屏幕上几个位置(中央l点，四角4点共五点)打出亮点， 得出这些点的摄像图像与屏幕坐标关系，取均值用于计算其它位置。这种方法的缺点是精 度差，无法消除摄像图像畸变的误差，同时投影机的投影畸变误差也无法消除，对摄影机 镜头质量及安装位置提出很高的要求。
技术实现思路
本技术的目的是解决现有虛拟场景实弹射击系统中存在无法消除投影机的投影图 像畸变误差而存在命中点定位精度不高的技术问题，提出一种可利用基于拓朴栅格学习的 命中点解算方法的虚拟场景的实弹射击系统。为解决上述问题，本技术公开一种实弹射击系统，包括射击靶屏；投影机；用 于产生虚拟作战场景图像，并控制将虚拟场景图像通过投影机投影在射击靶屏上的中央控 制单元；网络；通过网络与中央控制单元连接的命中分析单元，其用于通过数据采集摄像 机采集射击靶屏上的弹点图像数据进行识别处理，该命中分析单元包括数据采集模块，用于将为栅格的样本图像通过投影机投影在射击靶屏上，通过摄像机 对射击靶屏上的样本图像进行摄像，采集每个栅格端点的位置数据，获得采样图像；映射关系模块，用于分析每个栅格端点对应在样本图像和采样图像之中的位置数据， 建立样本图像和采样图像之间非线性的拓朴栅格映射关系；命中点解算模块，用于通过摄像机检测命中在射击靶屏上的命中点，获取摄像图像，依据拓朴栅格映射关系对该命中点在摄像图像中的位置进行摄像畸变修复，解算出该命中点在射击乾屏上相对于样本图像的准确位置；所述命中分析单元根据解算出的命中点的准确位置信息控制将命中点通过投影机投影 在射击靶屏上。较优的，本技术的实弹射击系统还包括场景采集摄像机；以及通过网络与命中 分析单元和中央控制单元连接的场景管理单元，其包括 网络控制才妄口；场景数据采集模块，用于在对抗射击训练模式时，控制场景摄像机采集射手视频图像， 并将数据通过网络控制接口传给对手的场景管理单元并投影作为对抗对手的射击场景，同 时该视频数据也传输给中央控制单元供中央监控；靶生成模块，用于在模拟射击训练模式时，控制生成供射击的虛拟场景图像数据或模 拟耙图像；视频处理模块，对抗射击训练模式，用于对抗对手的场景视频解压及本方射手视频的 压缩，虛拟场景射击时，用于场景视频文件的播放及控制；图像合成模块，用于将命中报靶模块、靶生成模块和视频处理模块输出的数据合成图像。 较优的，所述网络为光纤通信网络。较优的，本技术的实弹射击系统还包括用于控制照明、显示以及消声处理的系 统电器控制单元。与现有技术相比，本技术具有以下有益效果本技术有效的修正了摄像图像和投影图像之间的畸变误差，从而建立了高精度摄 像图像与投影图像坐标解算模型，并且，可大幅度减低对摄像机的要求，从可有效降低系 统成本，摄像机的安装也变得简单。同时，通过已建立的映射关系，可快速实时的定位识 别。附图说明图1是本技术一个较佳实施例的结构示意图；图2A和图2B分别是为栅格的样本图像M和采样图像N的示意图；图3A和图3B分別是摄像图像和投影图像的示意图；图4是本技术一个较佳实施例的流程示意图；图5是本技术中建立映射关系的一个较佳实施例的流程示意图；图6是本技术的实弹射击系统一个较佳实施例的结构示意图。具体实施方式本技术是以通过投影输出为一个栅格的样本图像，对投影屏幕上的样本图像进行 摄像，获得采样图像；通过逐行分析样本图像数据与对应的采样图像数据，从而建立投影 图像与摄像图像之间的映射关系，以此映射关系来修正摄像图像产生图像畸变带来的误差， 从而达到对投影屏幕上的命中点进行快速实时的位置解算的目的。如图1所示，本实施例包括投影屏幕110;用于受投影控制模块141控制，输出投影 图像并投影至所述投影屏幕110的投影机120;用于对所述投影屏幕110上的投影图像进行 视频数据采集的摄影机130,其采集的摄像图像数据输入至数据采集模块142;用于建立投 影图像与摄像图像之间的非线性的拓朴栅格映射关系，以此修正摄像图像因为产生图像畸 变带来误差的映射关系模块143,其包括图像分析模块1431和学习控制模块1432;以及对所述数据采集模块142采集的摄像图像通过查询所述映射关系模块143中的映射关系，从 而修正投影图像与摄像图像之间图像畸变误差，达到准确识别摄像图像中每一个像素点在 投影图像中准确位置的命中点解算模块144。为建立所述拓朴栅格映射关系，首先需要投影控制模块141控制将投影机120输出的 投影范围划分为若干个横向和纵向均等距的栅格，每个栅格具有四个栅格端点，从而控制 投影机120输出一个为栅格的样本图像M并投影在所述投影屏幕110上，如图2A所示， 如具有64x48或128x96个栅格端点的样本图像。所述摄影机130对所述投影屏幕110上的 样本图像M进行摄像，采集每个栅格端点的数据信息，获得采样图像N,如图2B所示， 由于所述摄影机130的摄像会因为产生图像畸变带来误差，因此，图2B中，实线部分代表 图像畸变后的采样图像N，虛线部分代表样本图像M的最外界范围。且图2A和图2B中， 实线之间的空格代表一个栅格，实线与实线之间的交叉点代表一个栅格端点。为提高数据采样效率，提高获取所述拓朴栅格映射关系的准确性，所述投影机120逐 行输出样本图像M,所述摄影机130以逐行扫描每行样本图像M的每个端点的位置信息， 最终得到采样图像N,并将采集得到采样图像N中每个栅格端点数据输出至所述数据采集 模块142;由图像分析模块1431通过逐行分析样本图像M数据与对应的采样图像N数据， 找出两者的相关性，并由学习控制模块1432学习样本图像M数据与对应的采样图像N数 据之间的相关性，从而建立投影图像与摄像图像之间非线性的拓朴映射关系M=f (N)。在学习建立的拓朴映射关系网络拓朴之后，事先对摄像图像的所有坐标利用四点插值法逐点计算对应投影图像位置，摄像图像与投影图像的映射关系保存于二个二维映射数组 Ax[x， y]和AY[x, y],以便快速查询，其中，x的取值为0到摄像图像的最大横向分辨率； y的取值为O到摄像图像的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种实弹射击系统，其特征在于，包括：射击靶屏；投影机；用于产生虚拟作战场景图像，并控制将虚拟场景图像通过投影机投影在射击靶屏上的中央控制单元；网络；通过网络与中央控制单元连接的命中分析单元，其用于通过数据采集摄像机采集射击靶屏上的弹点图像数据进行识别处理，该命中分析单元包括：数据采集模块，用于将为栅格的样本图像通过投影机投影在射击靶屏上，通过摄像机对射击靶屏上的样本图像进行摄像，采集每个栅格端点的位置数据，获得采样图像；映射关系模块，用于分析每个栅格端点对应在样本图像和采样图像之中的位置数据，建立样本图像和采样图像之间非线性的拓扑栅格映射关系；命中点解算模块，用于通过摄像机检测命中在射击靶屏上的命中点，获取摄像图像，依据拓扑栅格映射关系对该命中点在摄像图像中的位置进行摄像畸变修复，解算出该命中点在射击靶屏上相对于样本图像的准确位置；所述命中分析单元根据解算出的命中点的准确位置信息控制将命中点通过投影机投影在射击靶屏上。

【技术特征摘要】
1、 一种实弹射击系统，其特征在于，包括射击耙屏；投影机；用于产生虚拟作战 场景图像，并控制将虚拟场景图像通过投影机投影在射击靶屏上的中央控制单元；网络； 通过网络与中央控制单元连接的命中分析单元，其用于通过数据采集摄像机采集射击靶屏 上的弹点图像数据进行识别处理，该命中分析单元包括数据采集模块，用于将为栅格的样本图像通过投影机投影在射击靶屏上，通过摄像机 对射击靶屏上的样本图像进行摄像，采集每个栅格端点的位置数据，获得采样图像；映射关系模块，用于分析每个栅格端点对应在样本图像和采样图像之中的位置数据， 建立样本图像和采样图像之间非线性的拓朴栅格映射关系；命中点解算模块，用于通过摄像机检测命中在射击耙屏上的命中点，获取摄像图像， 依据拓朴栅格映射关系对该命中点在摄像图像中的位置进行摄像畸变修复，解算出该命中 点在射击把屏上相对于样本图像的准确位置；所述命中分析单元根据解算出的命中点的准确位置信息控制将命中点通过投影机投 影在射击靶...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓秉忠，刘联华，江志添，郑威波，黄桃益，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：实用新型
国别省市：94[中国|深圳]