一种轨道悬挂式投影自动报靶系统

摘要

本发明是一种轨道悬挂式投影自动报靶系统，包括通过吊装组件吊装在靶场上方顶部的悬挂式轨道，投影采集靶车和辅助靶车挂装轨道上，在轨道的两侧安装导电条，在投影采集靶车内部设置有导电刷，在投影采集靶车的内部设置有采集摄像头、投影仪、红外灯、无线路由器及逆变器，在辅助靶车上设置有靶夹杆，在靶夹杆上安装有靶纸固定板，在靶纸固定板上通过燕尾夹将白色靶纸与靶纸固定板固定。本发明该系统具备悬挂式报靶设备和多媒体投影靶的共同优点，对射击成绩可实时显示，让射手能实时纠正自己的射击姿态及瞄准，提高训练效率，观摩电视也可让外部观摩人员同步观看成绩。

说明书

技术领域

本发明属于投影自动报靶设备领域，具体的说是涉及一种轨道悬挂式投影自动报靶系统。

背景技术

轨道悬挂式靶车自动报靶技术在20世纪80年代初开始出现，目前设备自动报靶方式主要有超声波声电定位、激光光幕检测及摄像头图像识别等技术。

超声波声电定位技术是在靶标上设置有封闭式空腔靶板，靶纸粘贴在空腔靶板上，子弹击中靶纸后再穿过空腔靶板，通过超声波传感器采集子弹产生的激波的时间差来计算子弹坐标，空腔靶板作为耗材，多次射击后，靶板就会形成孔洞，而孔洞造成了超声波报靶的漏报、误报、不报等。

激光光幕检测技术是采用四周金属边框内的激光发射和接收感应器件形成的激光光幕来捕捉穿过靶框时的子弹位置，金属边框过于笨重且有跳弹安全隐患。

目前现有的摄像头图像识别技术是通过检测靶纸上弹孔与靶纸原有图案颜色差异来计算弹点坐标，此方式对靶纸图案、颜色及周围环境灯光要求非常高，因此漏报和误报率也较高。

以上报靶技术的射击目标均采用靶板上粘贴印刷有靶形或图案的靶纸，射击目标固定单一，而且只能用实弹射击，射击体验感较差。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种轨道悬挂式投影自动报靶系统，该系统采用轨道悬挂靶和投影靶相结合的形式，采用独有巧妙的视频图像采集报靶技术，形成一套崭新的悬挂式投影自动报靶系统。

为了解决上述问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明是一种轨道悬挂式投影自动报靶系统，包括通过吊装组件吊装在靶场上方顶部的悬挂式轨道，投影采集靶车和辅助靶车通过连接方管固定连接后通过滚轮挂装所述轨道上，且所述投影采集靶车和所述辅助靶车由设置在所述轨道一侧的钢丝绳牵引驱动装置牵引做前后往复运动，在所述轨道的两侧安装连续贯穿轨道的导电条，在所述投影采集靶车的内部设置有在所述导电条上获取24V直流电的导电刷，在轨道上安装接近开关，在投影采集靶车的内部设置有采集摄像头、投影仪、红外灯24V转220V的逆变器，采集摄像头通过网线与无线路由器有线连接，无线路由器与投影仪与射手端触屏电脑无线局域网连接，射手端触屏电脑安装在靶位靶棚侧面，在投影采集靶车的迎弹面安装靶车防弹板，导电刷将直流电输出至逆变器，逆变器输出交流电给投影仪、采集摄像头、红外灯、无线路由器供电，在辅助靶车上设置有靶夹杆，在靶夹杆上安装有靶纸固定板，在靶纸固定板上通过燕尾夹将白色靶纸与靶纸固定板固定，形成一个可供投影的白色纸质屏幕。

本发明的进一步改进在于：靠轮安装支架焊接固定在投影采集靶车壳体内部对称两侧，四个靠轮与轨道侧面保持微接触，靠轮13使得靶车与轨道轴向始终保持平行。

本发明的进一步改进在于：在轨道的两端均安装有防撞橡胶块。

本发明的进一步改进在于：报靶系统的实现过程为：射手端触屏电脑通过投影采集靶车内的投影仪的无线投屏功能，将射击目标投影在辅助靶车的白色靶纸上，红外灯照射整个靶面，采集摄像头捕捉靶面图像，当子弹穿过白色靶纸会留下黑色洞孔或激光枪在白色靶纸上留下激光点，采集画面通过无线路由器传输给射手端触屏电脑控制软件，通过计算弹点坐标来实现报靶功能。

本发明的进一步改进在于：所述计算方法为：计算机开机后，对采集摄像头的初始画面进行建模，采集灰度图像，以40ms周期不断采集新的一帧图像，和前一帧图像进行像素差的比较，在比较的过程中，将灰度图像进行高斯模糊处理，图像像素值相减后，自动调整合适的阈值以获取合适的灰度图像，再使用轮廓检测判断合适大小的轮廓为弹孔，计算除当前轮廓点集合的中心，确定除弹孔坐标，并保存，新弹孔出现时，原弹孔前后帧可能也会有像素差，通过之前保存好的弹孔坐标滤除原先的弹孔，保留新出现的弹孔坐标。

本发明的有益效果是：

（1）该系统不仅具有轨道式悬挂靶的所有功能，即可移动到设定的不同射击距离，实现普通训练射击的功能和速射（快速隐显靶标）训练射击的功能；同时也具备了投影靶的虚拟动态目标及射击游戏科目，实弹射击和激光模拟射击两项自动报靶功能；

（2）设备通过摄像头图像采集实现实弹和激光双功能自动报靶，通过特定波长红外光照射下白色靶纸上子弹穿过的孔洞识别来实现实弹自动报靶功能；另摄像头同时能采集靶纸上的红外激光点，来实现激光模拟自动报靶功能；

（3）射手通过射手端触屏电脑可选择不同的射击目标投影到白色靶纸上，目标可以是各种标准靶纸或静物，也可以是动物、人物等动态目标，可以以3D场景及丰富特效来体现多媒体互动效果，射击画面和成绩实时同步到观摩电视机上显示，射击成绩可进行存储、统计、评判、历史成绩查询、打印等操作；

（4）该悬挂式投影自动报靶系统采用全新悬挂靶和投影靶相结合的产品形式、实弹和激光双功能自动报靶，射击目标可静态、动态、场景多媒体化的展现形式。

附图说明

图1是本发明整体结构示意图。

图2是本发明中靶车的结构示意图。

图3是本发明中悬挂式轨道结构示意图。

图4是本发明中靶车的结构俯视图。

图5是本发明中系统电气原理框图。

图6是二值计算的初始图像像素值示意图。

图7是二值计算之后的图像像素值示意图。

其中：1-牵引驱动装置，2-防撞橡胶块，3-吊杆组件，4-投影采集靶车，5-轨道，6-导电条，7-辅助靶车，8-接近开关，9-射手端触屏电脑，10-连接方管，11-滚轮，12-导电刷，13-靠轮，14-靶车防弹板，15-24V转220V逆变器，16-采集摄像头，17-无线路由器，18-投影仪，19-红外灯，20-靶夹杆，21-靶纸固定板，22-白色靶纸。

具体实施方式

以下将以图式揭露本发明的实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本发明。也就是说，在本发明的部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化图式起见，一些习知惯用的结构与组件在图式中将以简单的示意的方式绘示之。

如图1-5所示，本发明是一种轨道悬挂式投影自动报靶系统，包括通过吊装组件3吊装在靶场上方顶部的悬挂式轨道5，投影采集靶车4和辅助靶车7通过连接方管10固定连接后通过滚轮11挂装所述轨道5上，且所述投影采集靶车4和所述辅助靶车7由设置在所述轨道5一侧的钢丝绳牵引驱动装置1牵引做前后往复运动，钢丝绳牵引投影采集靶车4和辅助靶车7，用滚轮11在轨道上运行至设定好的射击距离，靶车可停在设定好的距离上如7米、15米、25米等位置，投影采集靶车主要用于不同射距前后移动、投影出射击目标及报靶信号采集及传输，在所述轨道5的两侧安装连续贯穿轨道的导电条6，在所述投影采集靶车4的内部设置有在所述导电条6上获取24V直流电的导电刷12，轨道5两侧的导电条6提供24V直流电，投影采集靶车4两侧的导电刷12与导电条6始终保持有效接触，取得的直流电通过24V转220V逆变器15转换成成交流电给靶车内部设备使用，在所述轨道5上安装接近开关8，当投影采集靶车4在轨道上移动到接近开关8下方时，接近开关8感应到靶车金属壳体后触发信号，此时牵引驱动装置1接收到此信号后可以让靶车停止或减速，在所述投影采集靶车4的内部设置有采集摄像头16、投影仪18、红外灯19及24V转220V的逆变器15，所述采集摄像头16通过网线与无线路由器17有线连接，所述无线路由器17与所述投影仪18与射手端触屏电脑9无线局域网连接，所述射手端触屏电脑9安装在靶位靶棚侧面，射手端触屏电脑主要功能是通过软件界面的菜单按键对靶车下达指令，可控制靶车前后运动、科目设置、成绩显示等，自身可对射击成绩进行存储、统计、评判、历史成绩查询、打印等操作，射手端触屏电脑9可有线连接观摩电视机，同步输出显示射手辅屏射击画面及成绩等，供观摩人员实时观看，在所述投影采集靶车4的迎弹面安装靶车防弹板14，靶车防弹板14为整个靶车提供安全防护，红外灯19照射特定波长不可见红外光铺满整个靶纸，红外灯19通过自身支架固定安装在靶车前端，灯面朝向靶纸，所述导电刷12将直流电输出至所述逆变器15，所述逆变器15输出交流电给所述投影仪18、采集摄像头16、红外灯19、无线路由器17供电，在所述辅助靶车7上设置有靶夹杆20，在所述靶夹杆20上安装有靶纸固定板21，在所述靶纸固定板21上通过燕尾夹将白色靶纸22与所述靶纸固定板21固定，形成一个可供投影的白色纸质屏幕，靠轮13安装支架焊接固定在所述投影采集靶车4壳体内部对称两侧，四个靠轮13与所述轨道5侧面保持微接触，靠轮13使得靶车与轨道轴向始终保持平行，在所述轨道5的两端均安装有防撞橡胶块2，防撞橡胶块作为缓冲器，在遇到故障时，靶车通过防撞橡胶块停止，防止靶车冲出轨道末端，造成设备损坏。

所述报靶系统的实现过程为：通过射手端触屏电脑9设定靶车的运行参数，并发出运动指令，牵引驱动装置1通过无线网络接受指令，所述射手端触屏电脑9通过所述投影采集靶车4内的投影仪18的无线投屏功能，将射击目标投影在辅助靶车7的所述白色靶纸22上，所述红外灯19照射整个靶面，所述采集摄像头16捕捉靶面图像，采集摄像头16通过滤光片过滤自然光和投影画面后，只采集红外灯照射下的白色靶面区域。

射手实弹射击时，当子弹在穿过白色靶纸22时，会在纸上留下一个孔洞，在红外光照射下，这个孔洞在采集摄像头画面里为黑色，采集画面信号通过无线网络传输至射手端触屏电脑9，电脑采集程序计算出这个黑洞在采集画面里的坐标位置，此坐标与投影画面里的目标位置进行坐标对比，则可实现实弹报靶功能。

射手激光枪模拟射击时，激光枪在白色靶纸22上留下红外不可见激光点。采集摄像头16采集到激光点，通过无线网络传输至至射手端触屏电脑9，电脑显示出子弹在靶纸上的弹着点，从而实现模拟报靶功能。

本发明报靶系统的计算方法为：计算机开机后，对采集摄像头16的初始画面进行建模，采集灰度图像，以40ms周期不断采集新的一帧图像，和前一帧图像进行像素差的比较，在比较的过程中，将灰度图像进行高斯模糊处理，图像像素值相减后，自动调整合适的阈值以获取合适的灰度图像，再使用轮廓检测判断合适大小的轮廓为弹孔，计算除当前轮廓点集合的中心，确定除弹孔坐标，并保存，新弹孔出现时，原弹孔前后帧可能也会有像素差，通过之前保存好的弹孔坐标滤除原先的弹孔，保留新出现的弹孔坐标。

阈值运算为：

如果像素src（x，y）的强度高于阈值（thresh），则新像素强度将设置为（MaxVal ）。否则，像素设置为（0），结果如图7所示：

二维高斯公式为：

其中µ是平均值也就是峰值，σ表示方差也就是每个变量和。

本发明使轨道式悬挂移动射击目标丰富及多媒体化，自动报靶功能的射击靶标具备射击训练、比赛和娱乐的各种要求，靶车可运行至想要的射击距离，提高射击效率，并且耗材更少，仅仅靠一张靶纸即能报靶；该系统具备悬挂式报靶设备和多媒体投影靶的共同优点，对射击成绩可实时显示，让射手能实时纠正自己的射击姿态及瞄准，提高训练效率，观摩电视也可让外部观摩人员同步观看成绩。

以上所述仅为本发明的实施方式而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理的内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的权利要求范围之内。