一种胸环靶打靶检测方法技术

本发明专利技术公开了一种胸环靶打靶检测方法：包括以下步骤：a.对胸环靶靶面的原图进行分割，得胸环靶靶面分割图像；b.靶点检测；c.靶心检测及十环环线椭圆拟合；d.环值判定，得靶点成绩；e.将胸环靶靶面分割图像和靶点成绩映射回原图。本方法利用图像采集设备获取打靶图像，提高训练的安全性，在不需要几何校正的情况下对打靶结果进行分析，自动获取打靶成绩，准确性好，能够保证打靶结果公平公正，有利于提高部队训练效率，采集设备的拍摄角度没有过多要求，操作简单，同时环境适应性强，有利于推广。

【技术实现步骤摘要】
一种胸环靶打靶检测方法
本专利技术涉及打靶检测
，具体是指一种胸环靶打靶检测方法。
技术介绍
实弹射击是军队最常见的军事训练科目，但是目前我军的打靶练习装备整体情况还比较落后，大多数部队仍采用人工报靶的形式进行射击训练，这种方式效率低下，而且安全性较差，且在人工报靶时容易产生作弊行为，不利于战士们射击水平的提高。为了达到科技强兵的目的，我国已有部分针对自动报靶系统的研究。根据自动报靶系统的实现原理可以分为双层电极短路采样系统、光线编码定位靶、声电定位自动报靶系统、光电传感器式自动报靶系统、电极埋入式自动报靶系统以及基于图像处理的自动报靶系统等。除了基于图像处理的自动报靶系统以外，其他各种自动报靶系统的环境适应性、实用性较差，同时设备造价昂贵，都达不到大规模推广的要求。由于图像采集设备不能设置在枪支与靶纸的连线上，因此一般放置在正对靶纸靠下的位置，不可避免的使得靶面图像产生了几何畸变。通常会考虑在每次打靶之前采取几何校正的方法来解决这个问题，但风吹动靶纸、子弹击中靶面都会引起胸环靶区域的形变，从而产生误差，且每次打靶都需重新校正靶面。另一种方式是通过检测关键点自动进行几何校正的方法，但由于环境与靶面的情况多变，难以精准地获取匹配点，因此实际应用中难以对实际采集的胸环靶区域进行自动校正。我国实弹训练靶场往往在室外场景，靶点检测结果容易受到光照等环境因素的影响，导致基于图像处理的报靶系统的鲁棒性较差。基于此，一种胸环靶打靶检测方法亟待研究。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是克服上述技术的缺陷，提供一种胸环靶打靶检测方法。为解决上述技术问题，本专利技术提供的技术方案为一种胸环靶打靶检测方法：包括以下步骤：a.对胸环靶靶面的原图进行分割，得胸环靶靶面分割图像；b.靶点检测；c.靶心检测及十环环线椭圆拟合；d.环值判定，得靶点成绩；e.将胸环靶靶面分割图像和靶点成绩映射回原图。作为改进，对于所述步骤a，通过以下步骤实现：(1)获取射击打靶后的胸环靶图像；(2)将胸环靶图像转化为灰度图；(3)利用OTSU阈值分割将胸环靶图像的灰度图二值化，得二值化图像；(4)对二值化图像进开运算，目的是使边界平滑，消除细小尖刺；(5)对开运算后的结果进行膨胀运算，目的是提取完整的胸环靶靶面区域；(6)分割感兴趣区域：①找出最大连通区域即靶面区域，根据最大连通区的最小外接矩阵对原胸环靶图像进行剪切，获得靶面区域剪切图像，记为roi_1；②根据最大连通区的最小外接矩阵对(5)中二值化图像进行剪切，并与①中剪切的图像进行按位与运算，获得靶面区域分割图像，记为roi_2。作为改进，对于所述步骤b，通过以下步骤实现：(1)将所述roi_2图像灰度化处理；(2)对处理后得到的灰度图像进行中值滤波平滑处理，其中，用到的滤波器尺寸为3*3；(3)对平滑处理后的灰度图像中灰度大于指定灰度阈值的像素，利用灰度图平均灰度的指定比例倍数进行填充，减弱十环高亮区域、环线高亮区域与靶面的灰度差距，其中，指定灰度阈值取150，指定比例取0.7；(4)针对灰度填充后的灰度图像，利用灰度腐蚀增强靶点区域的特征，其中，灰度腐蚀核尺寸为5*5；(5)利用边缘检测算法检测靶点边缘，将检测到靶点轮廓的最小外接矩形作为候选靶点检测框；(6)边缘检测算法检测结果中包含噪声，通过一系列筛选条件筛选出包含靶点的候选预测框：①控制预测框的大小：通过限制矩形预测框大小过滤一部分噪声；②利用hsv色彩空间筛选：将候选预测框中像素转化到hsv色彩空间，由于靶点区域的明度较低，远低于靶面其他区域的明度，因此当候选预测框中低于明度阈值的数量占比超过指定比例时，可判定该候选预测框中包含靶点，其中，明度阈值为候选框内像素平均明度的80％，指定比例为2/7；③利用rgb色彩空间筛选：在rgb色彩空间下对候选预测框中像素的黑色、绿色和白色进行计数，黑色为靶点区域，绿色为绿色靶面区域，白色为环线及十环区域，其中，当黑色占比最大时，判定该候选预测框中包含靶点；④利用灰度值筛选：当候选预测框中灰度值低于指定阈值的数量超过指定比例时，判定该候选预测框中包含靶点，其中，指定阈值为60，指定比例为2/7；(7)移除重合的预测框，最终获得包含靶点的非重合预测框，并将预测框的形心作为该靶点的坐标。作为改进，对于所述步骤c，通过以下步骤实现：(1)将所述roi_1图像灰度化处理；(2)利用OTSU阈值分割方法将处理后得到的灰度图二值化；(3)对二值化图形进行开运算，使边界平滑，消除细小尖刺；(4)对开运算后的图进行闭运算，目的是填补十环区域中由于靶点的存在，在二值化中与十环区域分开的部分，尤其是十环边缘部分；(5)找出上述步骤后中的最大连通区域即十环区域，并对其内部进行填充；(6)对十环区域进行椭圆拟合，获得十环区域中心即靶心，以及十环区域的椭圆长轴长度a和短轴长度b，以及椭圆偏移角度β。作为改进，对于所述步骤d，通过以下步骤实现：(1)计算靶点和靶心之间的连线与垂直方向的夹角θ，结合十环区域椭圆偏移角度β，计算靶点与靶心之间连线相对于十环区域的偏移角度γ＝θ+β；(2)根据十环区域拟合的椭圆划分各个环线，拟合的椭圆为十环环线，在此基础上每往外一环，椭圆长短轴扩大k倍，椭圆中心和偏移角度不变，即九环环线拟合的椭圆长短轴为(1+k)a和(1+k)b，八环环线拟合的长短轴为(1+2k)a和(1+2k)b，以此类推，此处k＝1；(3)基于椭圆环线计算靶点环值：首先计算靶点与靶心的距离distance，由于不同偏移角度下靶心到环线的距离不同，因此计算靶点环值时需考虑靶点相对于拟合椭圆的偏移角度：①整数部分：当靶点选定时，靶点相对于椭圆环线的偏移角度γ＝θ+β固定，计算此偏移角度下靶心与各椭圆拟合环线的距离distance_ringi,i＝1,2,L6，当i＝1时，表示靶心到十环环线的距离，当i＝6时，表示靶心到五环环线的距离，当靶点与靶心的距离在相邻两条环线之间时，环值的整数部分为外环环线所代表的环数；②小数部分：在该偏移角度γ＝θ+β下，计算靶点沿着靶心方向与最近的环线之间的距离distance-distance_ringj，该距离与环线间距之间的比值作为环值的小数部分。本专利技术与现有技术相比的优点在于：本方法利用图像采集设备获取打靶图像，提高训练的安全性，在不需要几何校正的情况下对打靶结果进行分析，自动获取打靶成绩，准确性好，能够保证打靶结果公平公正，有利于提高部队训练效率，采集设备的拍摄角度没有过多要求，操作简单，同时环境适应性强，有利于推广。附图说明图1是本专利技术一种胸环靶打靶检测方法的射击打靶后的胸环靶图像。图2是本专利技术一种胸环靶打靶检测方法的胸环靶靶面剪切图像roi_1。图3是本专利技术一种胸环靶打靶检测方法的胸环靶靶面分割图像roi_2。图4是本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种胸环靶打靶检测方法，其特征在于包括以下步骤：a.对胸环靶靶面的原图进行分割，得胸环靶靶面分割图像；b.靶点检测；c.靶心检测及十环环线椭圆拟合；d.环值判定，得靶点成绩；e.将胸环靶靶面分割图像和靶点成绩映射回原图。/n

【技术特征摘要】
1.一种胸环靶打靶检测方法，其特征在于包括以下步骤：a.对胸环靶靶面的原图进行分割，得胸环靶靶面分割图像；b.靶点检测；c.靶心检测及十环环线椭圆拟合；d.环值判定，得靶点成绩；e.将胸环靶靶面分割图像和靶点成绩映射回原图。


2.根据权利要求1所述的一种胸环靶打靶检测方法，其特征在于：对于所述步骤a，通过以下步骤实现：
(1)获取射击打靶后的胸环靶图像；
(2)将胸环靶图像转化为灰度图；
(3)利用OTSU阈值分割将胸环靶图像的灰度图二值化，得二值化图像；
(4)对二值化图像进开运算，目的是使边界平滑，消除细小尖刺；
(5)对开运算后的结果进行膨胀运算，目的是提取完整的胸环靶靶面区域；
(6)分割感兴趣区域：①找出最大连通区域即靶面区域，根据最大连通区的最小外接矩阵对原胸环靶图像进行剪切，获得靶面区域剪切图像，记为roi_1；②根据最大连通区的最小外接矩阵对(5)中二值化图像进行剪切，并与①中剪切的图像进行按位与运算，获得靶面区域分割图像，记为roi_2。


3.根据权利要求2所述的一种胸环靶打靶检测方法，其特征在于：对于所述步骤b，通过以下步骤实现：
(1)将所述roi_2图像灰度化处理；
(2)对处理后得到的灰度图像进行中值滤波平滑处理，其中，用到的滤波器尺寸为3*3；
(3)对平滑处理后的灰度图像中灰度大于指定灰度阈值的像素，利用灰度图平均灰度的指定比例倍数进行填充，减弱十环高亮区域、环线高亮区域与靶面的灰度差距，其中，指定灰度阈值取150，指定比例取0.7；
(4)针对灰度填充后的灰度图像，利用灰度腐蚀增强靶点区域的特征，其中，灰度腐蚀核尺寸为5*5；
(5)利用边缘检测算法检测靶点边缘，将检测到靶点轮廓的最小外接矩形作为候选靶点检测框；
(6)边缘检测算法检测结果中包含噪声，通过一系列筛选条件筛选出包含靶点的候选预测框：①控制预测框的大小：通过限制矩形预测框大小过滤一部分噪声；②利用hsv色彩空间筛选：将候选预测框中像素转化到hsv色彩空间，由于靶点区域的明度较低，远低于靶面其他区域的明度，因此当候选预测框中低于明度阈值的数量占比超过指定比例时，可判定该候选预测框中包含靶点，其中，明度阈值为候选框内像素平均明度的80％，指定比例为2/7；③利用rgb色彩空间筛选：在rgb色彩空间下对候选预测框中像素的黑色、绿色和白色进行计数，黑色为靶点区域，绿色为绿色靶面区域，白色...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈玲俐，罗云钟，刘唯一，
申请(专利权)人：成都数曦科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51