一種基于投影技術(shù)的射擊定位自動(dòng)校正系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及投影技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種投影技術(shù)的定位自動(dòng)校正技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]在投影影像射擊訓(xùn)練的設(shè)備領(lǐng)域，投影的靜態(tài)靶標(biāo)圖像或動(dòng)態(tài)情景圖像是由計(jì)算機(jī)程序提供給投影機(jī)投影到訓(xùn)練屏幕上而產(chǎn)生的。其中，模擬激光槍射擊訓(xùn)練的激光發(fā)射點(diǎn)信號(hào)，是通過(guò)采用可以探測(cè)到這種波長(zhǎng)激光的攝像機(jī)設(shè)備對(duì)整個(gè)投影畫(huà)面范圍的監(jiān)測(cè)取得的。實(shí)彈槍射擊的彈著點(diǎn)信號(hào)，是通過(guò)熱成像設(shè)備采集彈頭與橡膠屏幕摩擦所產(chǎn)生的熱量信號(hào)而取得的。在利用計(jì)算機(jī)投影影像進(jìn)行射擊訓(xùn)練的設(shè)備校準(zhǔn)領(lǐng)域，都存在投影畫(huà)面上的實(shí)際射擊彈著點(diǎn)位置與計(jì)算機(jī)捕捉和顯示的射擊彈著點(diǎn)進(jìn)行位置校正的問(wèn)題。
[0003]激光探測(cè)攝像機(jī)或?qū)崗椞綔y(cè)熱成像儀一般分別安裝在投影機(jī)附近，監(jiān)測(cè)所需定位的屏幕范圍。由于投影機(jī)與激光定位攝像機(jī)和實(shí)彈定位熱成像儀分別具有自己獨(dú)立的光學(xué)鏡頭和不同的圖像分辨率，所以，以往的校準(zhǔn)方法是計(jì)算機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生一個(gè)坐標(biāo)校準(zhǔn)的特殊圖形或網(wǎng)格，這種圖形或網(wǎng)格具有明確的交叉坐標(biāo)點(diǎn)，特殊圖形或網(wǎng)格借助投影機(jī)投影到射擊訓(xùn)練的屏幕上，由于投影機(jī)在設(shè)計(jì)的過(guò)程中已經(jīng)通過(guò)光路、鏡頭等硬件和內(nèi)部算法、夕卜部邊角修正等軟件基本修正了投影畫(huà)面由于安裝位置吊頂、落地而所產(chǎn)生的變形，而激光定位攝像機(jī)和實(shí)彈定位熱成像儀對(duì)圖像的采集，本身是按照光學(xué)鏡頭中心對(duì)稱(chēng)的方式設(shè)計(jì)的，并沒(méi)有光路、鏡頭等硬件幫助圖像修正的功能，激光定位攝像機(jī)和實(shí)彈定位熱成像儀當(dāng)與投影機(jī)安裝在一起時(shí)，必然在采集監(jiān)測(cè)范圍圖像時(shí)產(chǎn)生不規(guī)則的圖像變形。所以，要使激光點(diǎn)或?qū)崗棌椫c(diǎn)與屏幕上計(jì)算機(jī)通過(guò)激光攝像機(jī)或?qū)崗棢岢上駜x撲捉計(jì)算后再通過(guò)投影機(jī)投影出的顯示點(diǎn)重合，只有解決投影機(jī)的坐標(biāo)系與激光攝像機(jī)坐標(biāo)系或?qū)崗棢岢上駜x坐標(biāo)系的基本重合的技術(shù)問(wèn)題才能實(shí)現(xiàn)。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中的這種校準(zhǔn)，是通過(guò)計(jì)算機(jī)在屏幕上投影出特殊圖形或網(wǎng)格，人工在這些特殊圖形或網(wǎng)格上手持激光器進(jìn)行逐個(gè)激光標(biāo)點(diǎn)或利用如電烙鐵等發(fā)熱設(shè)備模擬彈著在屏幕上的摩擦熱點(diǎn)在屏幕特殊圖形或網(wǎng)格上進(jìn)行人工燙點(diǎn)，計(jì)算機(jī)逐個(gè)采集這些激光標(biāo)識(shí)點(diǎn)或電烙鐵燙的熱信號(hào)點(diǎn)，建立起激光點(diǎn)或熱信號(hào)與投影特殊圖形或網(wǎng)格之間的準(zhǔn)確匹配，這種匹配是將激光或熱信號(hào)點(diǎn)與投影顯示特殊圖形或網(wǎng)格點(diǎn)之間采用回歸方程進(jìn)行計(jì)算，再現(xiàn)出射擊點(diǎn)的坐標(biāo)，才能實(shí)現(xiàn)通過(guò)影像技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)激光和實(shí)彈的射擊訓(xùn)練。
[0005]然而，當(dāng)只有一臺(tái)或幾臺(tái)投影機(jī)進(jìn)行投影訓(xùn)練時(shí)，每個(gè)屏幕上需要進(jìn)行人工標(biāo)識(shí)的點(diǎn)可能只有數(shù)十個(gè)點(diǎn)需要進(jìn)行標(biāo)識(shí)，人工逐個(gè)手工進(jìn)行標(biāo)識(shí)采集還可以進(jìn)行。但當(dāng)投影機(jī)有數(shù)臺(tái)、十幾臺(tái)或幾十臺(tái)時(shí)，或者屏幕分上下幾層，高度達(dá)到十幾米時(shí)，每個(gè)屏幕需要標(biāo)識(shí)的點(diǎn)相加就有數(shù)百至上千個(gè)，而且，即使校正好了，由于投影機(jī)、激光定位攝像機(jī)、熱成像儀等安裝位置會(huì)因季節(jié)溫度變化、地面沉降發(fā)生、安裝固定件變形、人為因素碰觸等因素的發(fā)生產(chǎn)生對(duì)投影屏幕位置的相對(duì)改變，這就會(huì)造成原先標(biāo)識(shí)點(diǎn)定位的偏差，而人工再次進(jìn)行全屏幕區(qū)域的校準(zhǔn)會(huì)因校準(zhǔn)的工時(shí)非常長(zhǎng)、登高設(shè)備短缺、專(zhuān)業(yè)技術(shù)欠熟悉等因素的影響造成使用方操作人員無(wú)法、不愿或很少進(jìn)行定位的及時(shí)校準(zhǔn)，這就易造成激光和實(shí)彈在實(shí)際射擊訓(xùn)練時(shí)的較大定位誤差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種全新的定位方法技術(shù)改進(jìn)，在設(shè)備交付使用后，無(wú)須使用方操作人員人工進(jìn)行激光和實(shí)彈在屏幕上進(jìn)行人工校準(zhǔn)的方法。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案以如下方式實(shí)現(xiàn):
[0007]一種基于投影技術(shù)的射擊定位自動(dòng)校正系統(tǒng)，包括計(jì)算模塊，投影模塊和第一標(biāo)識(shí)點(diǎn)米集模塊；
[0008]投影模塊獲取第一坐標(biāo)數(shù)據(jù)，根據(jù)第一坐標(biāo)數(shù)據(jù)投影出定位標(biāo)識(shí)點(diǎn)；
[0009]第一標(biāo)識(shí)點(diǎn)米集模塊米集定位標(biāo)識(shí)點(diǎn)，獲得第二坐標(biāo)數(shù)據(jù)；
[0010]計(jì)算模塊計(jì)算第一坐標(biāo)數(shù)據(jù)和第二坐標(biāo)數(shù)據(jù)，獲得第三坐標(biāo)數(shù)據(jù)；
[0011]投影模塊根據(jù)第三坐標(biāo)數(shù)據(jù)投影出第一校正標(biāo)識(shí)點(diǎn)，并使得第一校正標(biāo)識(shí)點(diǎn)和定位標(biāo)識(shí)點(diǎn)重合。
[0012]進(jìn)一步優(yōu)選地，還包括第二標(biāo)識(shí)點(diǎn)采集模塊；
[0013]第二標(biāo)識(shí)點(diǎn)采集模塊和第一標(biāo)識(shí)點(diǎn)采集模塊固定在同一載物平臺(tái)上；
[0014]第二標(biāo)識(shí)點(diǎn)采集模塊采集定位標(biāo)識(shí)點(diǎn)，獲得第四坐標(biāo)數(shù)據(jù)；
[0015]計(jì)算模塊計(jì)算第一坐標(biāo)數(shù)據(jù)和第四坐標(biāo)數(shù)據(jù)，獲得第五坐標(biāo)數(shù)據(jù)；
[0016]投影模塊根據(jù)第五坐標(biāo)數(shù)據(jù)投影出第二校正標(biāo)識(shí)點(diǎn)，使得第二校正標(biāo)識(shí)點(diǎn)和定位標(biāo)識(shí)點(diǎn)重合。
[0017]本發(fā)明通過(guò)投影模塊將第一坐標(biāo)數(shù)據(jù)投影出定位標(biāo)識(shí)點(diǎn)，并通過(guò)第一標(biāo)識(shí)點(diǎn)采集模塊采集定位標(biāo)識(shí)點(diǎn)獲得的第二坐標(biāo)數(shù)據(jù)，計(jì)算模塊對(duì)第一坐標(biāo)數(shù)據(jù)與獲得的第二坐標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行位置匹配計(jì)算，得到第三坐標(biāo)數(shù)據(jù)，以及通過(guò)第二標(biāo)識(shí)點(diǎn)采集模塊采集定位標(biāo)識(shí)點(diǎn)獲得的第四坐標(biāo)數(shù)據(jù)，對(duì)第一坐標(biāo)數(shù)據(jù)和第四坐標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行位置匹配計(jì)算，得到第五坐標(biāo)數(shù)據(jù)。將第三坐標(biāo)數(shù)據(jù)和第五坐標(biāo)數(shù)據(jù)分別輸入投影模塊，投影出來(lái)的圖形與定位標(biāo)識(shí)點(diǎn)重合，即達(dá)到自動(dòng)校正效果。
[0018]進(jìn)一步優(yōu)選地，定位標(biāo)識(shí)點(diǎn)為高反差背景下的特殊圖形。為提高計(jì)算模塊對(duì)特殊圖形或網(wǎng)格信號(hào)圖像的識(shí)別能力，可以將需采集的定位標(biāo)識(shí)點(diǎn)用黑背景上顯示白色標(biāo)識(shí)點(diǎn)或在白背景上顯示黑色標(biāo)識(shí)點(diǎn)的方法。
[0019]進(jìn)一步優(yōu)選地，第一標(biāo)識(shí)點(diǎn)采集模塊為激光攝像機(jī)，其通過(guò)調(diào)節(jié)圖像亮度自動(dòng)獲取定位標(biāo)識(shí)點(diǎn)，形成第二坐標(biāo)數(shù)據(jù)。
[0020]進(jìn)一步優(yōu)選地，第二標(biāo)識(shí)點(diǎn)采集模塊為熱成像儀，其通過(guò)對(duì)定位標(biāo)識(shí)點(diǎn)進(jìn)行熱燙點(diǎn)識(shí)別，采集定位標(biāo)識(shí)點(diǎn)，形成第三坐標(biāo)數(shù)據(jù)。
[0021]熱成像儀和激光攝像機(jī)固定在同一載物平臺(tái)，分別用于采集定位標(biāo)識(shí)點(diǎn)。由于激光定位攝像機(jī)或?qū)崗椂ㄎ粺岢上駜x安裝在同一穩(wěn)固載物平臺(tái)上，所以，其中一個(gè)設(shè)備的位置、角度的變化也意味著另一設(shè)備的相同變化，便于進(jìn)行校正。
[0022]進(jìn)一步優(yōu)選地，計(jì)算模塊還包括當(dāng)?shù)谝粯?biāo)識(shí)點(diǎn)采集模塊和第二標(biāo)識(shí)點(diǎn)采集模塊發(fā)生位置偏移時(shí)，通過(guò)計(jì)算第二坐標(biāo)的位置偏移量對(duì)第二校正標(biāo)識(shí)點(diǎn)進(jìn)行修正，并使得修正后的第二校正標(biāo)識(shí)點(diǎn)與定位標(biāo)識(shí)點(diǎn)重合。
[0023]本發(fā)明還提供一種基于投影技術(shù)的射擊定位自動(dòng)校正方法，包括:
[0024]SI獲取第一坐標(biāo)數(shù)據(jù)；
[0025]S2根據(jù)第一坐標(biāo)數(shù)據(jù)投影出定位標(biāo)識(shí)點(diǎn)；
[0026]S3采集定位標(biāo)識(shí)點(diǎn)，得到第二坐標(biāo)數(shù)據(jù)和第三坐標(biāo)數(shù)據(jù)；
[0027]S4對(duì)第一坐標(biāo)數(shù)據(jù)和第二坐標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行位置匹配計(jì)算，獲得第四坐標(biāo)數(shù)據(jù)；對(duì)第一坐標(biāo)數(shù)據(jù)和第三坐標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行位置匹配計(jì)算，獲得第五坐標(biāo)數(shù)據(jù)；
[0028]S5根據(jù)第四坐標(biāo)數(shù)據(jù)和第五坐標(biāo)數(shù)據(jù)分別投影出第一校正標(biāo)識(shí)點(diǎn)和第二校正標(biāo)識(shí)點(diǎn)，第一校正標(biāo)識(shí)點(diǎn)和第二校正標(biāo)識(shí)點(diǎn)分別與定位標(biāo)識(shí)點(diǎn)重合，完成校正。
[0029]進(jìn)一步優(yōu)選地，還包括步驟S6:
[0030]采集定位標(biāo)識(shí)點(diǎn)，得到第四坐標(biāo)數(shù)據(jù)；
[0031]對(duì)第一坐標(biāo)數(shù)據(jù)和第四坐標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行位置匹配計(jì)算，獲得第五坐標(biāo)數(shù)據(jù)；
[0032]根據(jù)第五坐標(biāo)數(shù)據(jù)投影出第二校正標(biāo)識(shí)點(diǎn)，第二校正標(biāo)識(shí)點(diǎn)和與定位標(biāo)識(shí)點(diǎn)重合，完成校正。
[0033]進(jìn)一步優(yōu)選地，定位標(biāo)識(shí)點(diǎn)為高反差背景下的特殊圖形
[0034]進(jìn)一步優(yōu)選地，還包括:當(dāng)?shù)诙鴺?biāo)數(shù)據(jù)和第四坐標(biāo)數(shù)據(jù)同時(shí)發(fā)生位置偏移時(shí)，通過(guò)計(jì)算出第二坐標(biāo)的位置偏移量對(duì)第二校正標(biāo)識(shí)點(diǎn)進(jìn)行修正，使得修正后的第二校正標(biāo)識(shí)點(diǎn)與定位標(biāo)識(shí)點(diǎn)重合。
[0035]本發(fā)明通過(guò)將熱成像儀和激光攝像機(jī)穩(wěn)固在同一載物平臺(tái)上，分別采集定位標(biāo)識(shí)點(diǎn)并經(jīng)由計(jì)算模塊計(jì)算出對(duì)應(yīng)坐標(biāo)數(shù)據(jù)，投影出第一校正標(biāo)識(shí)點(diǎn)和第二校正標(biāo)識(shí)點(diǎn)分別與定位標(biāo)識(shí)點(diǎn)重合，完成校正。當(dāng)本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了投影技術(shù)射擊的激光訓(xùn)練完全的定位自動(dòng)校正和實(shí)彈熱成像定位在完成一次人工校準(zhǔn)后，以后參照同一載物平臺(tái)上的激光偏移量來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)校正。對(duì)使用的用戶(hù)而言，做到了校正無(wú)需人工操作，具有更高的實(shí)際使用效率。
【附圖說(shuō)明】
[0036]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明:
[0037]圖1為本發(fā)明基于投影技術(shù)的射擊定位自動(dòng)校正系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；
[0038]圖2為本發(fā)明基于投影技術(shù)的射擊定位自動(dòng)校正系統(tǒng)的另一實(shí)施例結(jié)構(gòu)框圖；
[0039]圖3為本發(fā)明基于投影技術(shù)的射擊定位自動(dòng)校正系統(tǒng)中第一標(biāo)識(shí)點(diǎn)采集模塊和第二標(biāo)識(shí)點(diǎn)采集模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0040]圖4為本發(fā)明基于投影技術(shù)的射擊定位自動(dòng)校正系統(tǒng)應(yīng)用于射擊訓(xùn)練中的示意圖；