基于点控制的自动报靶系统研究

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  •     在射击比赛和军事射击训练中,射击成绩的统计大部分仍然通过人工报靶的方法,由于受人为因素、环境因素等影响,使得报靶精度不高,报靶效率和安全方面也存在较大的问题,这样使得运动员或士兵不能正确地了解自己的成绩,不利于打靶水平的提高。基于图像处理方法的自动报靶系统因其具有简捷、方便、低成本、便于携带、测量精度高等优点而得到了较为广泛的应用。
        目前普遍使用的物理靶面大多,如图1所示,物理靶面由靶心和以靶心中心为圆心的一系列环线等组成。作为基准,靶面图像中环线的识别和处理直接影响到报靶精度。在报靶精度要求不高的情况下,一般将图像中靶环作为标准的圆来处理。在实际中,由于靶面与光学系统的不垂直及光学系统的畸变,图像会产生相应的畸变,其结果是图像中的环线并非正圆,所以由上述方法算得到的结果存在较大的误差。因此环形靶面由于其固有缺陷,使报靶精度受到较大影响。

        在条件允许的情况下,如果对物理靶面进行改造,或者根据实际应用设计物理靶面,往往能够得到更高的报靶精度。文中提出了一种基于点控制的自动报靶系统,该系统采用标识点作为控制点,其相对靶面中心的位置已知,这些点具有已知半径,降低了识别难度,一般的噪声不会对其产生严重影响。采用简单的阈值就可以实现点的分割,大大减小了图像预处理工作,提高了系统的实时性。针对点控制,文中提出了采用距离加权平均法来计算靶数,避免了图像的几何矫正工作,同时保证了报靶精度,系统的通用性也大大增强。

    1 靶面设计及系统工作原理
        相对于传统方法,基于点控制的自动报靶系统的物理靶面只是在普通靶上增加了一些点,这些点以环线上的点为圆心,那么,从靶心中心点到这些控制点中心的距离就是该控制点所在靶环的半径。每个环线上平均分布着若干个点,圆环半径越小,圆环上的控制点相对也越密集,计算精度也相对越高。图2给出了用控制点对环线进行12等分的靶面示意图。

        系统主要分两步来完成报靶工作。首先,在射击前完成对靶面背景图像的采集和处理。通过阈值将各控制点从背景图像中分割出来,由于控制点半径相对很小,图像畸变对其影响很小,可以采用各控制点的重心作为其中心坐标,然后再从这些点中确认出靶心中心。其次,射击完毕后,采集靶面图像,将采集到的图像和背景图像进行差处理,获取弹孔图像,求取弹孔最内侧点相对靶心的距离R’,根据图像比例关系,计算物理靶面上弹孔距离靶心的实际距离R,靶面上的最大的环线半径已知,根据下式计算靶数

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