一种基于计算机视觉的用户射击行为判别方法

1.本发明涉及基于计算机视觉的用户射击行为判别方法的技术领域。
2.

背景技术：

3.在智能化数据分析的背景下，以数据分析手段为科学的训练提供数据参考，以此提升竞技水平。基于数据分析的射击行为分析在一定程度上能够给予日常训练以数据参考。传统的射击行为分析大多数采用日常训练收集的射击靶数进行大致分析，但由于不同个体的射击行为、生理差异、射击心理以及所处的射击环境，射击人判定的瞄准点和实际瞄准点、和最终弹着点是不同的，同时仅仅根据对射击最终靶数分析，射击者无法对个人射击习惯进行科学的判断。
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技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种基于数据分析的射击行为分析，通过图像处理方法判定瞄准点，结合弹着点自动检测系统、射击者生理监测系统、射击环境监测系统，进行分析而得出的用户行为分析方案。
6.一种基于计算机视觉的用户射击行为判别方法，包括如下步骤：步骤s1：行为分析所需数据采集：射击过程中的瞄准点轨迹数据、风速数据、射击者脉搏数据及最终弹着点数据；通过图像处理方法对瞄准点轨迹进行处理，即提取若干个轨迹点进行坐标转化，同时实时采集风速、脉搏数据进行时间序列上的一一对应；步骤s2：结合射击瞄准轨迹点、最终弹着点及环境信息进行分析用户射击行为分析，分别得出外部因素对个体射击行为的影响及用户自身的射击行为偏向。
7.优选的是，本发明步骤s1包括如下步骤：s1.1将微型相机安装在射击枪上；s1.2进行相机标定，用户在完成射击这一动作前的瞄准点的轨迹位置通过相机连续采集，以此得到轨迹点在射击靶上的坐标；s1.3实时记录风速、射击者脉搏，通过时间一致性提取射击时对应的风速及射击者脉搏；s1.4弹着点自动采集得到最终射击点坐标(x，y)；s1.5将以上步骤采集的数据存入数据库。
8.优选的是，本发明步骤s2包括如下步骤：s2.1对步骤s1进行数据相关性分析，具体围绕坐标偏移量与当前风速及射击者脉搏的关系；s2.2根据射击坐标的中心点对轨迹坐标进行分区计算，通过最小二乘法进行计算以射击点坐标为中心建立的四块分区的误差，通过误差排序进行分析用户射击行为的偏向
方向；s2.3根据射击靶的中心坐标，对轨迹点进行分区划分，实时检测得出轨迹点的偏移程度，为射击过程的矫正提供数据参考；s2.4根据最终射击点、瞄准点轨迹、射击靶中心位置三者进行系统性分析，分别得出四份报告：最终射击点与瞄准点轨迹的关系报告；最终射击点与射击靶中心位置用户射击水平射击报告；瞄准点轨迹偏移与环境因素的分析报告；瞄准点轨迹与最终射击点关联分析的用户射击行为偏向分析。继而在今后的训练过程中进行矫正。
9.优选的是，本发明步骤s2.1包括如下步骤：s2.1.1首先按时间对轨迹点坐标进行作差，生成新数据表，进行可视化呈现；s2.1.2通过相关系数分析法分别对瞄准轨迹和弹着点的坐标差值，结合风速和射击者脉搏的影响性分析，得出风速及射击者脉搏对于坐标偏移量的影响系数；s2.1.3由于子弹速度较快，收集扣动扳机时的风速和射击者脉搏作为最终射击点的外部因素。通过对瞄准点轨迹坐标偏移的影响因素分析得出的相关性系数a1，a2，b1，b2。其中a1为坐标x的偏移量与风速的关系系数，a2为坐标x的偏移量与射击者脉搏的关系系数，b1为坐标y的偏移量与风速的关系系数，b2为坐标y的偏移量与射击者脉搏的关系系数；s2.1.4最终通过轨迹点分析得出瞄准点x与y坐标偏移量与风速和射击者脉搏的关系。本发明的一种基于计算机视觉的用户射击行为判别方法，在记录射击瞄准轨迹的基础上，结合实时监测的环境信息、射击者生理信息与弹着点坐标信息，以数据挖掘方式分析用户射击行为的方法。本发明的射击行为分析，通过对射击过程的瞄准轨迹判定，结合环境信息、射击者生理信息及弹着点坐标，进行数据关联性分析。
10.本发明的基于计算机视觉的用户射击行为判别方法，是以瞄准点轨迹自动判定，射击者生理信息检测、弹着点及环境检测为基础，设计的一种基于数据关联分析的射击行为分析方法。该方法首先通过在射击枪上安装微型相机，实时采集的瞄准点轨迹，同时进行风速、射击者脉搏信息，结合最终弹着点坐标完成对用户射击行为的分析和判定。该方法以实时采用的数据为基础，具有较好的实用性，且针对不同的用户、不同的射击枪都具有较好的通用性和稳定性。
11.附图说明
12.图1为本发明利用相机拍摄枪靶图进行瞄准点坐标中心定位及环境数据监测流程图；图2为本发明利用射击点、瞄准轨迹及环境因素三者关联性行为分析流程图。
13.具体实施方式
14.一种基于计算机视觉的用户射击行为判别方法，包括如下步骤：步骤s1：行为分析所需数据采集：射击过程中的瞄准点轨迹数据、风速数据、射击者脉搏数据及最终弹着点数据；通过图像处理方法对瞄准点轨迹进行处理，即提取若干个轨迹点进行坐标转化，同时实时采集风速、脉搏数据进行时间序列上的一一对应；
步骤s2：结合射击瞄准轨迹点、最终弹着点及环境信息进行分析用户射击行为分析，分别得出外部因素对个体射击行为的影响及用户自身的射击行为偏向。
15.如图1所述，本发明步骤s1包括如下步骤：s1.1将微型相机安装在射击枪上；s1.2进行相机标定，用户在完成射击这一动作前的瞄准点的轨迹位置通过相机连续采集，以此得到轨迹点在射击靶上的坐标；具体轨迹采集的过程如下：首先将采集的图像进行校正，分别取图像长和宽的一半为射击枪视野的中心点组成瞄准点，选取图像roi进行霍夫曼圆识别找出圆心，得出圆心和瞄准点的相对位置。在本发明中，圆心的确定的，故通过瞄准点与圆心的相对位置即可得出瞄准点具体在射击靶上的坐标。
16.s1.3实时记录风速、射击者脉搏，通过时间一致性提取射击时对应的风速及射击者脉搏；s1.4弹着点自动采集得到最终射击点坐标(x，y)；s1.5将以上步骤采集的数据存入数据库。
17.如图2所述，本发明步骤s2包括如下步骤：s2.1对步骤s1进行数据相关性分析，具体围绕坐标偏移量与当前风速及射击者脉搏的关系；s2.2根据射击坐标的中心点对轨迹坐标进行分区计算，通过最小二乘法进行计算以射击点坐标为中心建立的四块分区的误差，通过误差排序进行分析用户射击行为的偏向方向；具体地，当轨迹描绘形成后，从最终弹着点出发，分别根据不同射击枪靶纸环数之间地距离差建立四个同心圆分区，分别为弹着点核心区域、弹着点周边区域、弹着点影响区域、弹着点关联性低区域。当分区完成后，根据不同分区内点分布的多少分别进行距离统计，通过最小二乘法计算不同分区瞄准点与弹着点的综合误差。通过不同分区的误差的大小确定射击者的射击行为的偏向。
18.s2.3根据射击靶的中心坐标，对轨迹点进行分区划分，实时检测得出轨迹点的偏移程度，为射击过程的矫正提供数据参考；具体的，以射击靶的中心坐标为圆心，根据不同射击枪靶纸环数之间地距离差建立四个同心圆分区，分别为10环至9环区域、9环至8环区域、8环至7环区域、7环以外区域。根据不同分区的轨迹点的分布统计，得出射击行为的准心偏向和偏移程度。
19.s2.4根据最终射击点、瞄准点轨迹、射击靶中心位置三者进行系统性分析，分别得出四份报告：最终射击点与瞄准点轨迹的关系报告1；最终射击点与射击靶中心位置用户射击水平射击报告2；瞄准点轨迹偏移与环境因素的分析报告3；瞄准点轨迹与最终射击点关联分析的用户射击行为偏向分析报告4。报告1和报告4分别为s2.2和s2.4步骤的分区图像化报告及误差统计结论报告，这两份报告可以体现射击者个人的射击偏向及射击准心，射击偏向例如：射击偏左下，射击准心如：集中于9环至8环区域（较准）。报告2可以通过计算最终弹着点与靶心位置和方向的关系得出可视化更加明显告知射击者距离差及方向差。报告3则是根据实时采集的风向、风速、抖动、射击者脉搏等环境因素进行分析得出，以时间段为单位，分析单位时间内的风速、风向、脉搏等环境因素和轨迹点的一一对应，以时间段的纵向分析完成环境与轨迹点的关系，由此可以帮助设计者在日常训练中完成环境影响的对抗。
20.优选的是，本发明步骤s2.1包括如下步骤：s2.1.1首先按时间对轨迹点坐标进行作差，生成新数据表，进行可视化呈现；s2.1.2通过相关系数分析法分别对瞄准轨迹和弹着点的坐标差值，根据时间段的唯一性进行环境因子的一一对应，分别对风速和射击者脉搏进行时间段纵向分析，得出风速及射击者脉搏对于坐标偏移量的影响系数；s2.1.3由于子弹速度较快，收集扣动扳机时的风速和射击者脉搏作为最终射击点的外部因素。通过对瞄准点轨迹坐标偏移的影响因素分析得出的相关性系数a1，a2，b1，b2。其中a1为坐标x的偏移量与风速的关系系数，a2为坐标x的偏移量与射击者脉搏的关系系数，b1为坐标y的偏移量与风速的关系系数，b2为坐标y的偏移量与射击者脉搏的关系系数；s2.1.4最终通过轨迹点统计数据得出对应时间段内轨迹点与环境因子的对应数据，纵向对比对应时间段内轨迹点的偏移量的大小和风速及脉搏变化的大小的影响系数，最终统计所有时间段内的影响系数继而得出瞄准点x与y坐标偏移量与风速和射击者脉搏的关系。
21.本发明的一种基于计算机视觉的用户射击行为判别方法，在记录射击瞄准轨迹的基础上，结合实时监测的环境信息、射击者生理信息与弹着点坐标信息，以数据挖掘方式分析用户射击行为的方法。本发明的射击行为分析，通过对射击过程的瞄准轨迹判定，结合环境信息、射击者生理信息及弹着点坐标，进行数据关联性分析。