CN113074585A - 一种高速摄像电子靶及其弹着点精确测量方法 - Google Patents

一种高速摄像电子靶及其弹着点精确测量方法 Download PDF

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Abstract

一种高速摄像电子靶及其弹着点精确测量方法，使用第一高速摄像机和第二高速摄像机作为弹着点检测的传感器；并在高速摄像机的交叉检测视野中设置弹着点检测区域；通过两个摄像机之间连线形成的基准线与弹着点的成像投影线之间的夹角，形成弹着点坐标的第一角度值和第二角度值，即弹着点为第一成像投影线和第二成像投影线的交点，巧妙地将弹着点的精确定位问题转化成了图像处理问题，避免接收机阵列的复杂电路和复杂的机械安装、固定；也不存在灰尘或碎屑遮挡造成的检测不准确问题，且结构简单可靠，性价比高，具有极高的稳定性、可靠性，大大降低了维护成本。

Description

一种高速摄像电子靶及其弹着点精确测量方法
技术领域
本发明属于空间坐标测量技术领域，特别是一种高速摄像电子靶及其弹着点精确测量方法。
背景技术
目前，光学电子靶一般通过多个发射机和多个接收机阵列围成一个四边形光学检测坐标面。其技术原理如图1所示和图2所示，它的核心是采用发射激光或点光源与接受同一波段的阵列探测器构成探测靶面，这种阵列式激光发射接收对的布局，成本比较高，且由于光源结构大，阵列的接收管数量多，接收管精准精准定位比较困难，发射机和接收机容易被灰尘或碎屑遮挡，从而造成误触发，或影响弹着点的检测精度，稳定性相对比较差。且在装配时对每个小光束的对准调整非常费时费力，生产工艺性较差，成品率较低。此外天幕靶和线阵CCD交汇靶等受自然环境的影响很大，当天空照度不足时，测试***无法工作。特别是线阵CCD交汇测量***，在低亮度一端，很难识别目标信号，在室外也难以实现全天候的坐标位置测试。
发明内容
本发明提供一种高速摄像电子靶及其弹着点精确测量方法，使用第一高速摄像机和第二高速摄像机作为弹着点检测的传感器；并将两个摄像机之间连线形成的基准线与弹着点的成像投影线之间的夹角当做弹着点坐标的第一角度值和第二角度值，巧妙地将弹着点的精确定位问题转化成了图像处理问题，报靶稳定性高且避免接收机阵列的复杂电路和复杂的机械安装，降低维护成本；而且高速摄像机安装在靶机上部，避免了以往光学靶光发射机和光接收机容易被碎屑和灰尘遮挡的问题，提高了光学靶的可靠性。
本发明技术方案如下：
一种高速摄像电子靶，包括靶框，所述靶框上相对设有第一高速摄像机和第二高速摄像机，所述第一高速摄像机和第二高速摄像机的监测视野相互交叉形成弹着点检测区域，以所述第一高速摄像机和第二高速摄像机投影中心点的连线为基准线，所述第一高速摄像机的第一成像投影线组与所述基准线之间的夹角构成弹着点坐标的第一角度值，所述第二高速摄像机的第二成像投影线组与所述基准线之间的夹角构成弹着点坐标的第二角度值；所述第一成像投影线组和所述第二成像投影线组中的成像投影线为弹着点与对应摄像机投影中心点的连线。
作为优选，所述高速摄像电子靶还包括图像处理模块，所述图像处理模块筛选所述第一高速摄像机和第二高速摄像机拍摄的带有子弹的图片，并获取子弹图片位置信息，且将所述子弹图片位置信息与所述第一角度值和所述第二角度值相匹配。
作为优选，所述靶框的前靶面和后靶面之间安装有单个或多个照明装置，以使子弹进入所述弹着点检测区域时第一高速摄像机和第二高速摄像机能够捕捉到带有子弹的图片。
作为优选，所述子弹图片位置信息至少包括在图片上子弹相对于图片上边界或下边界的高度信息；根据所述第一高速摄像机和第二高速摄像机的检测视野，在所述靶框的侧面上将检测视野的边界位置标记为实际基准点，图片的上边界和下边界对应所述靶框的侧面上检测视野的边界位置标记为所述实际基准点对应的图片基准点，进而将所述子弹图片位置信息对应到靶框侧面的相对位置，来获取弹着点的第一角度值和第二角度值，则所述第一角度值对应的第一成像投影线和第二角度值对应的第二成像投影线的交点即为弹着点。
作为优选，所述第一高速摄像机和第二高速摄像机的检测视野的左边界即为所述靶框侧面的前边界，所述所述第一高速摄像机和第二高速摄像机的检测视野的右边界即为所述靶框侧面的的后边界。
作为优选，所述图像处理模块设于所述第一高速摄像机和/或所述第二高速摄像机或设于控制中心。
作为优选，所述第一高速摄像机和所述第二高速摄像机为红外摄像机。
作为优选，所述实际基准点可为处于所述第一高速摄像机和第二高速摄像机之内的所述靶框侧面上的任意点。
作为优选，所述实际基准点与所述靶框的侧面存在色彩或亮度的反差，以使得所述图片基准点可被所述图像处理模块清楚识别；和/或所述靶框的前靶面和后靶面与所述靶框的侧面存在色彩或亮度的反差，以使得所述图片中靶框的侧面可被所述图像处理模块清楚识别。
一种高速摄像电子靶的弹着点精确测量方法，使用上述高速摄像电子靶进行弹着点测量。
本发明相对于现有技术优势在于：
本发明所述高速摄像电子靶及高速摄像电子靶的弹着点精确测量方法，使用第一高速摄像机和第二高速摄像机作为弹着点检测的传感器；并在高速摄像机的交叉检测视野，在所述中设置弹着点检测区域；通过两个摄像机之间连线形成的基准线与弹着点的成像投影线之间的夹角，形成弹着点坐标的第一角度值和第二角度值，即弹着点为第一成像投影线和第二成像投影线的交点，巧妙地将弹着点的精确定位问题转化成了图像处理问题，避免接收机阵列的复杂电路和复杂的机械安装、固定；也不存在灰尘或碎屑遮挡造成的检测不准确问题，且结构简单可靠，无需架设复杂线路，性价比高，具有极高的稳定性、可靠性，大大降低了维护成本。
附图说明
图1是现有技术中光学电子靶的点光源和多个接收机阵列围成的四边形光学检测坐标面；
图2是现有技术中光学电子靶的多个发射机阵列和多个接收机阵列围成的四边形光学检测坐标面；
图3是本发明所述高速摄像电子靶的检测坐标面及检测原理示意图；
图4是本发明所述高速摄像电子靶中拍摄到的子弹进入摄像范围时按时间先后排序的图片。
附图标记列示如下：1—第一高速摄像机，2—第二高速摄像机，3—夹角α，4—夹角β,5—第一成像投影线，6—第二成像投影线,7—第一图片成像区,8—第二图片成像区,9—图片,10—弹着点检测区域,11—靶框,12—子弹，13—照明装置。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施例，对本发明进行更详细的说明。
一种高速摄像电子靶，如图3所示，包括靶框11，其特征在于，所述靶框11上相对设有第一高速摄像机1和第二高速摄像机2，所述第一高速摄像机1和第二高速摄像机2的监测视野相互交叉形成弹着点检测区域10，所述第一高速摄像机1的检测视野在检测坐标面上呈现为夹角α(图3中的标记3)，所述第二高速摄像机2的检测视野在检测坐标面上呈现为夹角β(图3中的标记4)，在所述第一高速摄像机1和第二高速摄像机2的相互交叉的监测视野形成的弹着点检测区域10内，每一个点的坐标值均可通过该点与所述第一高速摄像机1和第二高速摄像机2的投影中心点的连线形成的成像投影线，以及所述第一高速摄像机1和第二高速摄像机2投影中心点的连线形成的基准线M，之间的夹角来表示，即所述第一高速摄像机1的第一成像投影线组5与所述基准线M之间的夹角A构成弹着点坐标的第一角度值，所述第二高速摄像机2的第二成像投影线组6与所述基准线M之间的夹角B构成弹着点坐标的第二角度值；所述第一成像投影线组中的第一成像投影线5和所述第二成像投影线组中的第二成像投影线6的交点即为弹着点，巧妙地将弹着点的精确定位问题转化成图像处理问题，避免接收机阵列的复杂电路和复杂的机械安装、固定；也不存在灰尘或碎屑遮挡造成的检测不准确问题，且结构简单可靠，无需架设复杂线路，性价比高，具有极高的稳定性、可靠性，大大降低了维护成本。
作为优选，所述基准线M可设定两条，即过所述第一高速摄像机1的投影中心点的第一基准线M1，和过所述第二高速摄像机2投影中心点的第二基准线M2，只要能够根据位置固定的第一高速摄像机1和第二高速摄像机2投影中心点，准确推演出弹着点的成像投影线与对应基准线的夹角值即可。
作为优选，所述的高速摄像电子靶还包括设于所述第一高速摄像机1和/或所述第二高速摄像机2或设于控制中心的图像处理模块，所述图像处理模块筛选所述第一高速摄像机1和第二高速摄像机2拍摄的带有子弹12的图片，并获取子弹12的图片位置信息，且将所述子弹12的图片位置信息与所述第一角度值和所述第二角度值相匹配。所述子弹12的图片位置信息至少包括在图片上子弹12相对于图片上边界或下边界的高度信息；根据所述第一高速摄像机1和第二高速摄像机2的检测视野，在所述靶框11的侧面上将检测视野的边界位置标记为实际基准点(线)，图片的上边界和下边界对应所述靶框11的侧面上检测视野的边界位置标记为所述实际基准点对应的图片基准点(线)，进而将所述子弹12图片位置信息对应到靶框11侧面的相对位置，来获取弹着点的第一角度值和第二角度值，则所述第一角度值对应的第一成像投影线5和第二角度值对应的第二成像投影线6的交点即为弹着点，通过控制中心的简单数字计算即可快速准确标记出弹着点。
由于子弹12在射入所述高速摄像电子靶时，一般为垂直入射，故而，位置固定的高速摄像机拍摄的每张带有子弹的图片上，其相对于图片上下边界的高度是不变的，改变的只是左右位置，因此可以根据子弹中心点或子弹上的任一点在图片上相对上边界的高度信息，来对应在子弹在检测坐标面的靶机11边框上的相对位置信息，进而得到弹着点的第一角度值和第二角度值。
尤其是，当所述高速摄像机的位置固定正对靶框11的侧面时(这里特指上、下、左、右侧的面)，其成像图片可仅设置为靶框11的侧面所在区域，或将所述靶框11的前靶面和后靶面与所述靶框11的侧面存在色彩或亮度的反差，以使得所述图片中靶框11的侧面可被所述图像处理模块清楚识别，进而将成像图片的有效分析范围可仅设置为靶框11的侧面所在区域，如图3中第一高速摄像机1的第一图片成像区7，包括靶框左侧面和下侧面的一部分，第二高速摄像机2的第二图片成像区8，包括靶框右侧面和下侧面的一部分。该种设置下，当子弹12垂直穿过靶框的前靶面进入弹着点检测区域10时，第一高速摄像机1能够清晰地拍摄下子弹12与靶框11的部分左侧面和下侧面，进而通过基准线和/或基准点定位该张照片上的子弹12相对靶框11的位置进而定位实际情况下的子弹12相对靶框11的位置，并确定此时在检测坐标面上的第一成像投影线位置5及第一角度值，同理根据同一时刻第二高速摄像机2拍下的图片确定出相对第二高速摄像机2的第二成像投影线6位置及第二角度值，第一成像投影线5与第二成像投影线6的交点即为实际弹着点。
此外，也可根据不同时刻第一高速摄像机1和第二高速摄像机2拍摄的图片上子弹12的形状及相对位置关系，判定子弹12是垂直入射还是倾斜入射，进而判定是否有人脱靶或打错靶机。
作为优选，所述靶框11的前靶面和后靶面之间安装有单个或多个照明装置13，以使子弹12进入所述弹着点检测区域10时第一高速摄像机1和第二高速摄像机2能够捕捉到带有子弹的图片。
作为优选，所述第一高速摄像机1和第二高速摄像机2的监测视野的左、右边界即为所述靶框11侧面的前、后边界。
作为优选，所述第一高速摄像机1和所述第二高速摄像机2为红外摄像机。
作为优选，所述实际基准点可为处于所述第一高速摄像机1和第二高速摄像机2检测视野之内的所述靶框11侧面上的任意点。
作为优选，所述实际基准点与所述靶框11的侧面存在色彩或亮度的反差，以使得所述图片基准点可被所述图像处理模块清楚识别，进而根据图片基准点与实际基准点、基准线的对应关系，通过数学换算，得到所述第一角度值和所述第二角度值。
一种高速摄像电子靶的弹着点精确测量方法，使用上述的高速摄像电子靶进行弹着点测量。
应当指出，以上所述具体实施方式可以使本领域的技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。因此，尽管本说明书参照附图和实施例对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或者等同替换，总之，一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改变，其均应涵盖在本发明专利的保护范围当中。

Claims (10)

1.一种高速摄像电子靶，包括靶框，其特征在于，所述靶框上相对设有第一高速摄像机和第二高速摄像机，所述第一高速摄像机和第二高速摄像机的监测视野相互交叉形成弹着点检测区域，以所述第一高速摄像机和第二高速摄像机投影中心点的连线为基准线，所述第一高速摄像机的第一成像投影线组与所述基准线之间的夹角构成弹着点坐标的第一角度值，所述第二高速摄像机的第二成像投影线组与所述基准线之间的夹角构成弹着点坐标的第二角度值；所述第一成像投影线组和所述第二成像投影线组中的成像投影线为弹着点与对应摄像机投影中心点的连线。
2.根据权利要求1所述的高速摄像电子靶，其特征在于，还包括图像处理模块，所述图像处理模块筛选所述第一高速摄像机和第二高速摄像机拍摄的带有子弹的图片，并获取子弹图片位置信息，且将所述子弹图片位置信息与所述第一角度值和所述第二角度值相匹配。
3.根据权利要求1所述的高速摄像电子靶，其特征在于，所述靶框的前靶面和后靶面之间安装有单个或多个照明装置，以使子弹进入所述弹着点检测区域时第一高速摄像机和第二高速摄像机能够捕捉到带有子弹的图片。
4.根据权利要求2所述的高速摄像电子靶，其特征在于，所述子弹图片位置信息至少包括在图片上子弹相对于图片上边界或下边界的高度信息；根据所述第一高速摄像机和第二高速摄像机的检测视野，在所述靶框的侧面上将检测视野的边界位置标记为实际基准点，图片的上边界和下边界对应所述靶框的侧面上检测视野的边界位置标记为所述实际基准点对应的图片基准点，进而将所述子弹图片位置信息对应到靶框侧面的相对位置，来获取弹着点的第一角度值和第二角度值，则所述第一角度值对应的第一成像投影线和第二角度值对应的第二成像投影线的交点即为弹着点。
5.根据权利要求4所述的高速摄像电子靶，其特征在于，所述第一高速摄像机和第二高速摄像机的检测视野的左边界即为所述靶框侧面的前边界，所述所述第一高速摄像机和第二高速摄像机的检测视野的右边界即为所述靶框侧面的的后边界。
6.根据权利要求2所述的高速摄像电子靶，其特征在于，所述图像处理模块设于所述第一高速摄像机和/或所述第二高速摄像机或设于控制中心。
7.根据权利要求2所述的高速摄像电子靶，其特征在于，所述第一高速摄像机和所述第二高速摄像机为红外摄像机。
8.根据权利要求5所述的高速摄像电子靶，其特征在于，所述实际基准点可为处于所述第一高速摄像机和第二高速摄像机之内的所述靶框侧面上的任意点。
9.根据权利要求4所述的高速摄像电子靶，其特征在于，所述实际基准点与所述靶框的侧面存在色彩或亮度的反差，以使得所述图片基准点可被所述图像处理模块清楚识别；和/或所述靶框的前靶面和后靶面与所述靶框的侧面存在色彩或亮度的反差，以使得所述图片中靶框的侧面可被所述图像处理模块清楚识别。
10.一种高速摄像电子靶的弹着点精确测量方法，其特征在于，使用权利要求1-9之一所述的高速摄像电子靶进行弹着点测量。
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