[发明专利]基于机器视觉的飞碟模拟训练系统及方法

权利要求书

1.基于机器视觉的模拟飞碟训练系统，其特征在于：包括射击枪、场景模拟装置、机器视觉数据采集装置、姿态参数获取装置、激光发射装置及控制中心，其中，场景模拟装置包括视频输出模块、视频接收模块、音频输出模块、音频接收模块及场景模拟软件；机器视觉数据采集装置包括数据获取模块、触发模块及数据传输模块，数据获取模块包括A、B两个高速摄像机和一个高速相机；姿态参数获取装置包括传感器模块、A微控制器、存储模块及A无线收发模块；激光发射装置包括B微控制器、同步触发模块、B无线收发模块及激光发射模块；控制中心包括中央控制模块、语音采集模块、数据收发模块、同步信号接收模块及数据处理模块；

所述的姿态参数获取装置和激光发射装置均安装在射击枪上；场景模拟装置中的视频输出模块和视频接收模块放置在运动员的正前方；场景模拟装置中的音频接收模块分别放置于视频接收模块左右两侧；控制中心放置于运动员的右侧；机器视觉数据采集装置中的高速相机置于运动员的左侧，A高速摄像机置于运动员的正前方，B高速摄像机放置于控制中心的右侧；

所述的场景模拟装置以三维动画结合音频的方式模拟射击比赛场景，运动员手持射击枪发出“开始”命令后扣动扳机，由激光发射装置发射激光对模拟射击比赛场景中的飞碟进行射击，姿态参数获取装置采集运动员所持射机枪在射击过程中的相关运动参数，并将其发送到控制中心；两个高速摄像机分别采集运动员手臂等部位运动轨迹的辅助数据，并将其发送到控制中心；控制中心对接收到的图像数据进行预处理，判定是否击中目标，并将最终结果在视频输出模块上显示。

2.根据权利要求1所述的基于机器视觉的模拟飞碟训练系统，其特征在于：姿态参数获取装置采集运动员射击姿态参数数据的持续时间为：运动员扣动扳机后的50ms，之后停止数据采集。

3.根据权利要求1所述的基于机器视觉的模拟飞碟训练系统的训练方法，其特征在于：包括以下步骤：

1）系统初始化

开启系统后，系统各组成部分上电并进行初始化，测试是否存在异常，若无异常则进入等待状态；若发现异常则重启系统；

2）检测有效开始信号

系统初始化结束进入等待状态，控制中心的语音采集模块实时检测运动员发出的“开始”语音信号，并将该语音信号发送给场景模拟装置和姿态参数获取装置；

3）机器视觉与姿态参数的数据采集

场景模拟装置的音频接收模块和姿态参数获取装置接收到控制中心发送的“开始”语音信号后，由场景模拟软件弹出碟靶，运动员向碟靶射击；同时，姿态参数获取装置开始采集运动员射击的姿态参数数据，并将其发送给控制中心；运动员扣动扳机的同时启动激光发射装置和机器视觉数据采集装置，激光发射装置发射激光，同时，机器视觉数据采集装置采集飞碟与激光射击的视频数据，并将其发送给控制中心；

4）数据处理

控制中心接收到机器视觉数据采集装置与姿态参数获取装置传回的数据后，对机器视觉数据采集装置采集的视频数据进行图像预处理；

5）结果判定

控制中心对预处理后的图像进行分析，判定激光是否击中飞碟，并在屏幕上显示射击结果；同时，根据姿态参数获取装置发送的姿态参数数据绘制运动员在本次射击过程中运动姿态的三维数据图、三维角速度数据图和三维加速度数据图，并将其显示在投影仪幕布上。