專利名稱:一種基于攝像機的報靶方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種涉及槍械射擊用的報靶裝置，尤其射擊一種基于攝像機的報靶方
法及系統(tǒng)。
技術(shù)背景
目前，在射擊訓練及比賽中，使用的自動報靶技術(shù)主要為聲學自動報革巴、視頻自動 報靶以及光幕報靶。
聲學報靶，利用獲取子彈飛行中的激波或槍彈對空氣的擾動而產(chǎn)生的信號來進行 彈著點的測算和定位的。聲靶獲取槍彈穿過靶面時的聲信號方式有兩種一種是聲腔開放 式；另一種是聲腔密閉式。但由于聲靶的檢靶原理受空氣聲速的物理環(huán)境影響，如濕度、溫 度等，因此無論以哪一種方式進行檢測的聲靶，其報靶誤差均較大(約一個彈徑)，并且存 在可靠性差、檢測精度低、運行費用高等問題。
視頻靶，位于射擊者旁邊的一個長焦距鏡頭相機，將靶面置于相機視場中，利用圖 像處理方法求出靶面上的彈孔中心坐標進行檢測。但此方案對相機定位的穩(wěn)定性要求高， 因為焦距長，一旦相機有輕微的移動，視場就無法看到靶面。二，耙面彈孔一旦多起來，或者 彈孔有部分重疊，則僅依靠圖像處理是無法得到槍彈準確坐標的。
還有一類檢靶技術(shù)為"光幕靶"。其中按檢測方式分可分為平行光幕(網(wǎng))和扇形 光幕兩種。對于平行光幕式，制造平行光幕的成本極高，無法普及，并且不適合在射擊場的 惡劣環(huán)境中使用；其次，對于平行光網(wǎng)式，大量的光源需要與相應(yīng)的光敏管接收器一一對準 照射，調(diào)試工作量極大，維護困難，并且由于光源和接收器的體積因素，無法將其擺放得足 夠多，導(dǎo)致檢測槍彈位置的精度不夠高。
扇形光幕的原理是在靶面的對角線位置放置數(shù)個扇形激光光源，耙面的四周放 置足夠多的光敏管接收器，當槍彈穿過扇形光幕時，扇形光幕對其產(chǎn)生自然投影，并產(chǎn)生相 應(yīng)的光信號，由投影區(qū)域與真實槍彈位置的數(shù)學關(guān)系計算出坐標值。不過這個方案有待考 證。第一，激光器的壽命很有限，并不適合在惡劣環(huán)境長時間工作。第二，光敏管的閾值在某 一時刻是固定的，我們知道，激光器的性能是隨著使用時間的增長而下降的，長時間使用則 使光強下降，再加上周圍環(huán)境光的影響，如此多的光敏管閾值需要經(jīng)常調(diào)整，工作量極大。 第三，判斷槍彈投影范圍時只能采用二值化標準(非0即l)，雖然這對信號處理量簡化很 多，但是卻降低了精度，無法對非明非暗的位置做出準確判斷。第四，扇形光幕與光敏管的 同面度要求過高，扇形光幕一旦有傾仰，光敏管將無法接收到光電信號。第五，只能依靠增 加扇面層數(shù)來提高精度，無意中增加了成本和實際操作的繁瑣。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種基于攝像機的報靶方法及系統(tǒng)，用于獲取靶面中子彈進入靶面的 位置，實現(xiàn)自動報耙。
本發(fā)明的目的之一是，提供一種基于攝像機的報靶方法，該方法包括采用至少兩
4個攝像頭，沿著與靶面平行的方向，分別攝取子彈入靶時子彈一側(cè)的圖像；根據(jù)攝取的子彈 入靶時的子彈的至少兩個側(cè)面圖像，分別獲取該圖像在對應(yīng)攝像頭中成像的像素位置；根 據(jù)獲得的至少兩個像素位置計算生成子彈擊中所述靶面的位置；將所述子彈擊中所述靶面 的位置信息輸出。
本發(fā)明目的之一是，提供一種基于攝像機的報靶系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括至少兩個攝像 頭，所述攝像頭的朝向與所述靶面平行，用于沿著與靶面平行的方向，分別攝取子彈入靶時 子彈一側(cè)的圖像；像素獲取裝置，用于根據(jù)攝取的子彈入靶時的子彈的至少兩個側(cè)面圖像， 分別獲取該圖像在對應(yīng)攝像頭中成像的像素位置；中靶位置生成裝置，用于根據(jù)獲得的至 少兩個像素位置計算生成子彈擊中該靶面的位置；報靶信息輸出裝置，用于輸出所述子彈 擊中該靶面的位置信息。
本發(fā)明的有益效果在于，獲取靶面中子彈進入靶面的位置，實現(xiàn)高精度，高分辨 率，高速度的自動報靶系統(tǒng)。


圖l為本發(fā)明原理圖；
圖2為本發(fā)明方法工作流程圖；
圖3為本發(fā)明實施例一原理圖；
圖4為本發(fā)明靶面區(qū)域劃分示意圖；
圖5為本發(fā)明攝像頭像素位置與多個耙面區(qū)域?qū)?yīng)關(guān)系圖；
圖6為本發(fā)明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；
圖7為本發(fā)明實施例二原理圖。
具體實施方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，下面結(jié)合
對本發(fā) 明實施例進行進一步詳細說明。在此，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，但 并不作為對本發(fā)明的限定。
如圖1所示，當子彈擊中標靶100的靶環(huán)101的P點時，可通過如下方法計算P點 在標耙100上的位置
確定標耙100的尺寸，如標耙100可為邊長L為700mm的正方形標耙。
以A為頂點，獲取標靶110中的APE區(qū)域的Z PAE的值，即a的值。
以B為頂點，獲取標靶110中的BPF區(qū)域的Z PBF的值，即P的值。
以C為頂點，獲取標靶110中的CPG區(qū)域的ZPCG的值，S卩S的值。以D為頂點，
獲取標靶110中的PDH區(qū)域的Z PDH的值，即n的值。上述獲取夾角a 、 P 、 S 、 n值的
方法包括實際測量的方法。P點位置的計算方法一 戶五
f tan a
乂￡
<加々=苧；
L /1E + B五-爿5 ;
(1)
5[0025]
由于a 、 p已知，AB = L已知，因此通過式(1)可以得出PE、AE和BE的值，即yr y2和y4的值，從而獲得P點的位置。
P點位置的計算方法二
tana
tan/ =
tan 5 =
tan"=
P五
尸五
G尸
OP 5^
(2)
其中，a 、 p 、 S 、 n已知，AB = BC = L已知，因此通過式(2)式可以獲得PE、AE、 BE、 GP、 DG和GC的值，即yi、 y2、 y3、 y4的值，從而獲得P點的位置。 實施例一
如圖2所示，本實施例的一種基于攝像機的報耙方法包括以下步驟步驟S201， 采用至少兩個攝像頭，沿著與靶面平行的方向，分別攝取子彈入靶時子彈一側(cè)的圖像；步驟 S202，根據(jù)攝取的子彈入靶時的至少兩個子彈側(cè)面的圖像，分別獲取所述圖像在對應(yīng)攝像 頭中成像的像素位置；步驟S203，根據(jù)獲得的至少兩個像素位置計算生成子彈擊中所述靶 面的位置；步驟S204，將所述子彈擊中所述靶面的位置信息輸出。
下面以兩個具有高速線陣CMOS和魚眼鏡頭的攝像機拍攝子彈圖像的實施例說明 本發(fā)明的具體實施方式
。
如圖3所示，將兩個具有高速線陣CMOS和魚眼鏡頭的攝像機(603， 602)設(shè)置于標 靶300的兩個頂點，并使攝像機(301,302)的拍攝方向均與標靶300的靶面平行。 如圖4所示，在標靶300的表面劃分八個放射區(qū)域，這些區(qū)域為BAC區(qū)域、CAD區(qū) 域、DAF區(qū)域、FAE區(qū)域、EAG區(qū)域、GAH區(qū)域、HAI區(qū)域和IAJ區(qū)域。獲取各區(qū)域頂角的角度 值，即獲取Z BAC、 Z CAD、 Z DAE、 Z FAF、 Z FAG、 Z GAH、 Z HAI和Z IAJ的角度值。將攝像 機301的COMS像素線陣中的像素劃分為八個像素組，根據(jù)像素組與放射區(qū)域的相對位置建 立該八個像素組與八個放射區(qū)域的一一對應(yīng)關(guān)系。如圖4中放大圖304所示，像素組P1與 對應(yīng)的拍攝區(qū)域BAC相對應(yīng)，像素組P2與對應(yīng)的拍攝區(qū)域CAD對應(yīng)等。完整的包括角度值 的像素組與對應(yīng)的拍攝區(qū)域的對應(yīng)關(guān)系如圖5所示，并將如圖5所示的對應(yīng)關(guān)系進行存儲。 如圖3所示，子彈擊中耙300的P點，P點位置處于圖4中的區(qū)域EAD，攝像機301 的COMS像素線陣中的像素組P3攝取到該子彈的一個側(cè)面圖像，根據(jù)圖5的對應(yīng)關(guān)系可以 獲取到P3對應(yīng)的角度值a3，根據(jù)確定的對應(yīng)區(qū)域EAD和角度值03確定圖3中的角度a 。 同理，根據(jù)上述，以攝像機302所在的端點劃分標靶為八個放射區(qū)域，并與攝像機 302的CMOS像素線陣中的像素組對應(yīng)，預(yù)存存儲該對應(yīng)關(guān)系，子彈入耙時，攝像機302的 COMS像素線陣中的像素組Px攝取到該子彈的另一個側(cè)面圖像，并根據(jù)預(yù)存儲的相應(yīng)的對應(yīng)關(guān)系可以獲取到Px對應(yīng)的角度值！^，根據(jù)確定的像素對應(yīng)區(qū)域和角度值P,確定圖3中 的角度P 。
根據(jù)確定的a和|3的角度值和三角函數(shù)關(guān)系(如圖3所示)<formula>formula see original document page 7</formula>[0038] 其中，
L為耙的邊長；
為子彈入射位置到各靶邊的距離。
根據(jù)式(3)可以解出圖3中ypy2、y3、^的值，即確定P點的準確位置。
在本實施例中通過在靶面300的兩個頂點設(shè)置兩個攝像機，實現(xiàn)了通過攝像機的
像素位置計算生成子彈在靶面的位置，輸出獲得的位置信息，實現(xiàn)自動報耙。在本實施例中
對標靶300劃分八個區(qū)域，具體實施本發(fā)明時，可根據(jù)需要，對標靶區(qū)域進行劃分，通過劃
分更多的區(qū)域，實現(xiàn)跟精準的報靶。
實施例二
如圖6所示，本實施例的一種基于攝像機的報靶系統(tǒng)包括至少兩個攝像頭(601， 602)，用于沿著與靶面平行的方向，分別攝取子彈入靶時子彈一側(cè)的圖像；像素獲取裝置 603，用于根據(jù)攝取的子彈入靶時的至少兩個子彈側(cè)面的圖像，分別獲取圖像在對應(yīng)攝像頭 中成像的像素位置；中靶位置生成裝置604，用于根據(jù)獲得的至少兩個像素位置計算生成 子彈擊中所述靶面的位置；報靶信息輸出裝置606，用于輸出子彈擊中所述靶面的位置信 息。所述的系統(tǒng)還包括對應(yīng)關(guān)系存儲裝置605，用于存儲攝像頭像素位置與多個靶面區(qū)域 的一一對應(yīng)關(guān)系；中靶位置生成裝置604，根據(jù)所述圖像在對應(yīng)攝像頭中成像的像素位置 從對應(yīng)關(guān)系存儲裝置中獲取子彈擊中的靶面區(qū)域數(shù)據(jù)，并根據(jù)子彈擊中的靶面區(qū)域數(shù)據(jù)獲 取子彈擊中靶面的位置信息。
本實施例中采用四個高速線陣傳感器CMOS和魚眼鏡頭的攝像頭，設(shè)置在方形靶 的四個角的位置，如圖7所示，將四個攝像頭與一臺PC機或服務(wù)器相連接。如果在光線不 足的情況下，可以在方形靶的周邊設(shè)置四個LED補光源。上述的PC機或服務(wù)器包含有如圖 6所示的像素獲取裝置603、中靶位置生成裝置604、對應(yīng)關(guān)系存儲裝置605和報靶信息輸出 裝置606。
標靶700的劃分原理與實施例一相同，將劃分的標靶700的各區(qū)域并與攝像頭 (701， 702， 703， 704)的像素組相對應(yīng)，并將獲得的對應(yīng)關(guān)系存儲到對應(yīng)關(guān)系存儲裝置605。 如圖7所示，子彈擊中標靶700的P點。像素獲取裝置603分別獲得攝像頭(701， 702,703,704)拍攝的子彈入靶時的圖像在各自攝像頭中成像的像素位置，根據(jù)對應(yīng)關(guān)系存 儲裝置605，確定圖中所示的角a、!3、S禾P n的角度值，角a、!3、S禾P n的角度值方法 同實施例一中確定a 、 P的方法相同，在此不重復(fù)描述。
根據(jù)和獲得的角a 、 |3 、 S禾P n的角度值和三角函數(shù)關(guān)系(如圖7所示)<formula>formula see original document page 8</formula>
少3
其中，LpL2為耙的邊長；
由式(4)解出ypy2、y3、y4，中靶位置生成裝置604生成子彈入靶位置。
生成的確定的子彈入靶位置，可通過與PC機或服務(wù)器相連接的顯示器或無線收
發(fā)裝置輸出。
采用具有四臺攝像機的本發(fā)明實施例，可獲得更多的角度值，從而可以更加精確 的確定P點的坐標，在實際中測量精度更高、更準確。
通過上述的實施例可以確定，只要通過攝像機拍攝到子彈入射的圖像，即可通過 預(yù)存的攝像機的像素位置與靶面區(qū)域的對應(yīng)關(guān)系獲得子彈入射區(qū)域的頂角，從而確定子彈 入射的準確位置。
雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何熟習此技 藝者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當可作些許的更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護范圍 當視權(quán)利要求
所界定者為準。
8
權(quán)利要求
一種基于攝像機的報靶方法，其特征在于，所述的方法包括采用至少兩個攝像頭，沿著與靶面平行的方向，分別攝取子彈入靶時子彈一側(cè)的圖像；根據(jù)攝取的子彈入靶時的子彈的至少兩個側(cè)面圖像，分別獲取所述圖像在對應(yīng)攝像頭中成像的像素位置；根據(jù)獲得的至少兩個像素位置計算生成子彈擊中所述靶面的位置；將所述子彈擊中所述靶面的位置信息輸出。
2. 如權(quán)利要求
1所述的報靶方法，其特征在于，所述的根據(jù)獲得的至少兩個像素位置 計算生成子彈擊中所述靶面的位置包括預(yù)存攝像頭像素位置與多個靶面區(qū)域的一一對應(yīng)關(guān)系；根據(jù)所述圖像在對應(yīng)攝像頭中成像的像素位置從所述的對應(yīng)關(guān)系中獲取子彈擊中的 靶面區(qū)域數(shù)據(jù)；根據(jù)子彈擊中的靶面區(qū)域數(shù)據(jù)獲取子彈擊中所述靶面的位置信息。
3. 如權(quán)利要求
2所述的報靶方法，其特征在于，所述的多個靶面區(qū)域為以攝像頭所在 位置為頂點的朝向靶面的多個放射區(qū)域，所述的靶面區(qū)域數(shù)據(jù)包括每個放射區(qū)域頂角的角度值。
4. 如權(quán)利要求
2所述的報靶方法，其特征在于，所述的攝像頭為具有線陣傳感器的攝 像頭；所述的圖像在對應(yīng)攝像頭中成像的像素位置為所述圖像在所述線陣傳感器中成像的 像素位置或像素區(qū)域位置。
5. 如權(quán)利要求
1所述的報靶方法，其特征在于，所述的方法包括采用設(shè)置在矩形靶四個頂點的四個攝像頭，沿著與矩形靶面平行的方向，分別攝取子 彈入靶時子彈一側(cè)的圖像；根據(jù)攝取的子彈入靶時的子彈的四個側(cè)面圖像，分別獲取所述圖像在對應(yīng)攝像頭中成 像的像素位置；根據(jù)獲得的四個像素位置計算生成子彈擊中所述靶面的位置； 將所述子彈擊中所述靶面的位置信息輸出。
6. —種基于攝像機的報靶系統(tǒng)，其特征在于，所述的系統(tǒng)包括至少兩個攝像頭，所述攝像頭的朝向與所述靶面平行，用于沿著與靶面平行的方向分 別攝取子彈入靶時子彈一側(cè)的圖像；像素獲取裝置，用于根據(jù)攝取的子彈入靶時的子彈的至少兩個側(cè)面圖像，分別獲取所 述圖像在對應(yīng)攝像頭中成像的像素位置；中靶位置生成裝置，用于根據(jù)獲得的至少兩個像素位置計算生成子彈擊中所述靶面的 位置；報靶信息輸出裝置，用于輸出所述子彈擊中所述靶面的位置信息。
7. 如權(quán)利要求
6所述的報靶系統(tǒng)，其特征在于，所述的系統(tǒng)還包括 對應(yīng)關(guān)系存儲裝置，用于存儲攝像頭像素位置與多個靶面區(qū)域的一一對應(yīng)關(guān)系； 所述的中靶位置生成裝置根據(jù)所述圖像在對應(yīng)攝像頭中成像的像素位置從所述的對應(yīng)關(guān)系存儲裝置中獲取子彈擊中的靶面區(qū)域數(shù)據(jù)，并根據(jù)子彈擊中的靶面區(qū)域數(shù)據(jù)獲取子彈擊中所述靶面的位置信息。
8. 如權(quán)利要求
7所述的報靶系統(tǒng)，其特征在于，所述的多個靶面區(qū)域為以攝像頭所在 位置為頂點的朝向靶面的多個放射區(qū)域，所述的靶面區(qū)域數(shù)據(jù)包括每個放射區(qū)域頂角的角 度值。
9. 如權(quán)利要求
7所述的報靶系統(tǒng)，其特征在于，所述的攝像頭為具有線陣傳感器的攝 像頭；所述的圖像在對應(yīng)攝像頭中成像的像素位置為所述圖像在所述線陣傳感器中成像的 像素位置或像素區(qū)域位置。
10. 如權(quán)利要求
6所述的報靶系統(tǒng)，其特征在于，所述的系統(tǒng)包括 設(shè)置在矩形靶四個頂點的四個攝像頭，沿著與矩形靶面平行的方向，分別攝取子彈入靶時子彈一側(cè)的圖像；像素獲取裝置，用于根據(jù)攝取的子彈入靶時的子彈的四個側(cè)面圖像，分別獲取所述圖 像在對應(yīng)攝像頭中成像的像素位置；中靶位置生成裝置，用于根據(jù)獲得的四個像素位置計算生成子彈擊中所述靶面的位置；報靶信息輸出裝置，用于輸出所述子彈擊中所述靶面的位置信息。
專利摘要
本發(fā)明公開了一種基于攝像機的報靶方法及系統(tǒng)，其中的方法包括采用至少兩個攝像頭，沿著與靶面平行的方向，分別攝取子彈入靶時子彈一側(cè)的圖像；根據(jù)攝取的子彈入靶時的至少兩個子彈側(cè)面的圖像，分別獲取圖像在對應(yīng)攝像頭中成像的像素位置；根據(jù)獲得的至少兩個像素位置計算生成子彈擊中靶面的位置；將子彈擊中靶面的位置信息輸出。以獲取靶面中子彈進入靶面的位置，實現(xiàn)高精度，高分辨率，高速度的自動報靶系統(tǒng)。
文檔編號F41J5/10GKCN101694363SQ200910235641
公開日2010年4月14日 申請日期2009年9月30日
發(fā)明者魏力中 申請人:魏力中;導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan