基于机器视觉技术的模拟射击训练系统研究与设计

摘要

在射击训练中,模拟射击训练系统能够替代传统打靶的人工操作,减少主观误报,大大提高射击训练效率。尤其是近年来,随着信息技术的高速发展,模拟射击训练系统得到越来越多基层部队官兵的青睐,其性能也在不断走向成熟。但现有的射击训练系统大都停留在实现自动报靶、存储打靶成绩等基本功能上,不能满足更高层次的射击训练需求。因此,本文致力于提供一套基于机器视觉技术的模拟射击训练系统解决方案,使射击训练系统能够进一步检测到瞄准精确度、据枪稳定性、击发稳定性等影响打靶成绩的重要因素,并根据这些因素的指标判断,给出对射击训练具有指导性意义的打靶纠正建议,切实提高射击成绩。
　　 本文主要工作在于模拟射击训练系统的机器视觉技术研究,给系统提供客观、可靠的打靶过程数据,是系统实现其功能的重要基础。打靶过程数据是指在射击过程中,运动瞄准点和击发瞬间射击点的信息数据。系统采用安装到射击枪上的激光发射器在瞄准时发射激光到目标靶,然后通过摄像头实时监控目标靶上的图像变化,采用机器视觉技术处理得到该运动瞄准点的轨迹以及击发瞬间激光点消失的位置,从而实现打靶过程数据的获取。
　　 机器视觉技术处理核心过程主要分为两部分,一是目标靶图的识别,二是运动瞄准点的识别。目标靶图的识别主要采用轮廓检测结合Hough变换检测靶心圆,得到靶心圆的坐标和半径,即得到目标靶图的位置和大小信息,作为瞄准点坐标和最终射击成绩计算的依据。瞄准点的识别采用背景差分法,首先建立中值背景模型,然后通过图像差分,计算只包含目标的二值图像,最后通过连通域标识得到目标的具体位置。该处理过程算法效率较高,得到的数据比较精确,满足系统需求的同时,实现了系统实时性运行,解决了图像数据的快速处理问题。使用该技术开发的模拟射击训练系统具有成本低、拆卸方便、运行可靠等优点,能够被广大基层部队接受,具有广阔的应用前景。