一种基于双目视觉的轻武器全天候智能射击训练系统的制作方法

本实用新型涉及轻武器射击训练技术领域，具体为一种基于双目视觉的轻武器全天候智能射击训练系统。

背景技术：

目前现有的视觉射击训练设备全部是通过在武器或靶杆上加装传感器，通过振动或声音等信号捕捉实弹射击的动作，之后控制安装在靶杆前下方的摄像机抓取靶纸单张图片，再通过网络将该图片传输到服务器，通过与上一次射击时靶纸的图像进行弹点比对、识别和计算，然后将发现的弹点通过网络传送给显示设备，显示报靶成绩。其他人视觉射击训练设备中均只使用可见光摄像机，显示设备为计算机、手机或单色液晶显示设备。本人同时申请的视觉设备为单目视觉射击训练设备，依靠单目成像，在显控终端上通过模拟靶显示射击成绩。

但是现有产品存在的缺陷是：1：使用可见光摄像机导致无法在光线较暗、无可见光补光的情况下实施报靶，特别是夜间射击在不能使用可见光补光的情况下部队训练规定不能补可见光，无法正常工作。2：因为传感器对震动声音连续重复信号的识别精度原因，使得其他系统连续射击间隔不得小于0.3秒，对速射和点射报靶困难；3.使用传感器增加设备复杂性，靶杆上安装传感器容易被子弹误击中，而在武器上安装传感器，影响射击动作；4.使用传感器触发拍照的方式，因为获取弹点信息的不连贯，无法实现激光辅助射击的瞄靶轨迹显示功能；5.前端摄像机抓取照片回传到服务器进行运算，导致弹点识别慢、显示等待时间长；6.连续两次射击时间间隔长，外界光照等环境变化大，弹点识别精准度会降低；7.单色液晶显示设备显示效果不逼真；8.单一无线通信模式，通信不够可靠；有线通信方式不利于设备架设和野外靶场使用；9.单目视觉射击训练设备显控端仅能显示模拟靶标记弹点，成绩显示的直观性没有实时靶纸标记弹孔强。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种基于双目视觉的轻武器全天候智能射击训练系统，以解决可以在全天候条件下针对纸质靶标具备实弹和激光两种射击报靶功能的训练系统，实弹射击训练时，在不需要人工糊靶情况下，通过图像采集设备的双目视觉，实时采集靶纸图像、同步智能分析处理靶面变化、协同识别印证实弹弹着点，并在显控设备的实时靶纸视频和模拟靶上精准标记弹点位置、弹序；激光射击训练时，通过双目视觉捕捉激光弹点，并可在显控设备上实时显示激光瞄准轨迹和激光模拟射击时着靶位置。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种基于双目视觉的轻武器全天候智能射击训练系统，包括射击枪和靶标，所述靶标对应的位置放置有智能视觉监视定位设备，所述射击枪处放置有射击显示控制终端，所述智能视觉监视定位设备与射击显示控制终端之间放置有无线通信箱。

优选的，所述射击显示控制终端为具有三防功能的计算机。

优选的，所述无线通信箱包括2.4g和5.8g双频wifi通信模块、lora通信模块、电源、箱体。

优选的，所述智能视觉监视定位设备包括箱体和模块组，所述模块组包括智能双目视觉图像采集设备、数据分析计算模块、wifi通信模块、lora通信模块、近红外补光系统、电源，所述智能视觉监视定位设备箱体对应靶标的一侧开设有通孔，所述双目视觉设备贯穿通孔。

优选的，所述智能双目视觉设备包括在黑白cmos感光芯片上安装有波长780nm-920nm带通滤光片的采集设备作为核心图像采集设备，同时安装彩色感光芯片的图像采集设备或在黑白cmos感光芯片上安装有通光500nm-550nm（或通光600nm-700nm）带通滤光片的图像采集设备作为辅助图像采集设备，每套配有一个镜头。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：该基于双目视觉的轻武器全天候智能射击训练系统，通过双目视觉系统对弹孔进行识别，并在实传的视频靶纸图像上圈定弹孔，定位精准度高，成绩可信性最强；在不需要补可见光条件下全天候使用；实弹射击和激光训练一机共用，通过实弹射击与激光射击快速一键转换，应用激光设备检查射击瞄准问题，快速提高实弹射击成绩，还可以节省使用方设备采购成本，减少实弹和激光射击训练设备转换时间；自然分布下，500发子弹才需更换一张普通靶纸，节省糊靶、验靶时间，将训练成本降低到平均0.2分钱/发弹，是其他报靶设备耗材成本的1/150。

基于双目视觉的图像采集和数据处理的弹点定位系统。采用在黑白cmos感光芯片上安装有波长780nm-920nm带通滤光片的采集设备作为核心图像采集设备，同时安装彩色感光芯片的图像采集设备或在黑白cmos感光芯片上安装有通光500nm-550nm（或通光600nm-700nm）带通滤光片的图像采集设备作为辅助图像采集设备，每套配有一个镜头等组件实时获取靶纸图像，通过基于arm架构的高速图像分析处理和弹点定位系统自动分析处理、智能识别弹孔及对弹孔定位。该系统使用的图像采集设备可智能感光，并根据外界光强度自动调整增益、快门、帧频，还可通过处理系统控制其他设备补近红外光，使该系统具备全天候工作能力。

显示控制终端为彩色液晶显示设备，通过在实传的靶纸图像弹孔外围画圈的圈定方式，实现无偏差定位，提高成绩可信性。

基于wifi和lora的双模式射击系统无线通信架构，在射击系统弹点数据传输中，以wifi为主要通信方式，lora为备用通信方式，既可以确保通信可靠性，还可以实现监视设备与显控设备的一对一工作。

附图说明

图1为智能视觉监视定位设备的结构示意图；

图2为射击显示控制终端的结构示意图；

图3为无线通信箱的结构示意图；

图4为模块组的结构示意图。

图中：1、射击显示控制终端，2、无线通信箱，3、智能视觉监视定位设备，4、模块组。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-4，本实用新型提供一种技术方案：一种基于双目视觉的轻武器全天候智能射击训练系统，包括射击枪和靶标，靶标对应的位置放置有智能视觉监视定位设备3，智能视觉监视定位设备3包括箱体和模块组4，模块组4包括智能双目视觉图像采集设备、数据分析计算模块、wifi通信模块、lora通信模块、近红外补光系统、电源，智能视觉监视定位设备3箱体对应靶标的一侧开设有通孔，双目视觉设备贯穿通孔，智能双目视觉设备包括在黑白cmos感光芯片上安装有波长780nm-920nm带通滤光片的采集设备作为核心图像采集设备，同时安装彩色感光芯片的图像采集设备或在黑白cmos感光芯片上安装有通光500nm-550nm（或通光600nm-700nm）带通滤光片的图像采集设备作为辅助图像采集设备，每套配有一个镜头，设备以10帧/秒以上的速度实时采集、分析处理靶纸图像，智能双目视觉设备分别采集图像，并由数据分析计算模块对图像进行比对、印证，智能识别靶面实弹弹着点或者激光点，并将弹点信息回传给靶位显示控制终端，设备最小报靶间隔1/10秒,完全满足极限速射要求，此外，通过自动感光和控制补近红外光，可实现昼夜全时工作；射击枪处放置有射击显示控制终端1，射击显示控制终端1为具有三防功能的计算机，射击显示控制终端即为靶位显示控制终端，采用高亮度具备三防功能的计算机，接收监视设备回传的弹点信息，在实传的视频靶纸上圈定弹孔，并同步在模拟靶图像上标记弹着点和环数等成绩信息。可在加固三防笔记本电脑中安装控制软件，统一控制智能监视设备和显示控制终端，实时显示所有靶位的射击成绩，并自动生成报表和保存射击结果图片，查看所有智能监视设备的视频画面；智能视觉监视定位设备3与射击显示控制终端1之间放置有无线通信箱2，无线通信箱2包括2.4g和5.8g双频wifi通信模块、lora通信模块、电源、箱体。

图像采集设备包括在黑白cmos感光芯片上安装有波长780nm-920nm带通滤光片的采集设备作为核心图像采集设备，同时安装彩色感光芯片的图像采集设备或在黑白cmos感光芯片上安装有通光500nm-550nm（或通光600nm-700nm）带通滤光片的图像采集设备作为辅助图像采集设备，每套配有一个镜头，图像采集设备透过箱体上所开的安装有透明玻璃的孔，高频率、不间断的采集靶标图像。

数据分析计算模块，指与图像采集设备一体设计的基于arm架构的嵌入式系统，高速处理图像采集设备获取的图像信息，定位弹点。

图像采集处理设备除安装有780nm-920nm带通滤光片的图像采集设备作为核心采集设备，还可以通过加装彩色感光芯片或加装通光500nm-550nm（或通光600nm-700nm）带通滤光片的黑白感光芯片的图像采集设备作为辅

助采集设备，形成双目图像采集系统，通过辅助图像采集设备与核心图像采集设备获取信息进行分析、比对和印证，提高定位准确率。其中，安装有780nm-920nm带通滤光片的图像采集设备，可以使得该图像采集设备所获得靶面图像均质、降低图像中奇异信号对弹点识别的影响，可以降低弹点识别的远算量和难度。使用安装有带通滤光片的图像采集设备获取的图像，芯片和镜头均使用星光级，在昼间室外自然散射光条件下可以形成清晰图像；在室内或夜间，当自然散射光光照不足时，设备可以自动感光，并控制红外灯补光。

激光枪或激光器使用大功率近红外激光或红光、绿光，激光枪或激光器可持续发射激光，也可间歇式发射脉冲激光，激光器配有高精密调整手轮，单刻度调整≤0.25mrad，确保在100米射击时激光与武器能够精确校准。

在实弹射击时，所述靶纸粘贴于所述靶板中间部位，靶纸四周留有黑色部分，图像采集和弹点定位设备采集靶纸图像、完成图像矫正，然后通过靶纸四周黑色边界对靶纸进行定位，并根据系统内部预先设定的靶纸模型自动计算出靶面各位置的坐标和对应环数矩阵。

图像采集和弹点定位设备不间断的获取靶纸图像，并通过帧差法、聚类分析法组合查找靶面可能的弹点信息，发现可能弹点，再通过对靶标晃动、图像瞬间显著亮度变化、或飞虫沙尘动态进入靶面等因素造成误报的排除，最终确定实弹射击弹点。

激光射击时，通过调整相机工作状态，让相机在较低亮度条件下工作，使得黑白图像传感器采集的图像中的激光光斑为白色圆点，而后根据自然光照射靶面形成的白色光点位置长时间固定，而激光瞄准点随时变换的特征，对靶面中自然光照射引起的奇异点进行排除，确定激光弹点。

打开无线通信箱电源，将wifi天线辐射信号覆盖整个靶标位和靶架架设区域，建立一个小型无线局域网；智能视觉监视定位设备开机后置于靶架前，前后左右移动智能视觉监视定位设备，将靶纸放在监视图像的中心位置，显示“图像定位正常”后结束智能视觉监视定位设备调整工作，打开射击显示控制终端，待显示通信正常、靶位正常、图像正常后表明射击显示控制终端工作正常，根据实际需求选择实弹/激光，昼间/夜间、有无语音等工作模式，如果单一控制方式，在射击显示控制终端选择开始射击,进行射击训练。如果统一控制方式，射击显示控制终端完成后等待集中控制系统统一下发开始射击/结束射击的指令，各靶位的射击信息在射击显示控制终端和集中控制系统均能显示。射击显示控制终端或者集中控制系统由结束状态再转换为开始状态时，视频靶纸图像或者模拟靶图像上标记的弹着点自动消隐，不需要更换靶纸。智能视觉监视定位设备的黑白（彩色）图像采集系统实时获取靶纸变化情况，并由数据分析计算模块进行定位、比对和印证，判断出靶纸变化的位置，并依据弹孔识别定位方法，准确识别出弹着点，做到精确定位弹孔位置。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“同轴”、“底部”、“一端”、“顶部”、“中部”、“另一端”、“上”、“一侧”、“顶部”、“内”、“前部”、“中央”、“两端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“放置”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。