[發明專利]一種采用增強現實技術的單兵輕武器射擊訓練的方法和系統

有效

• 申請號: 201210186926.5
• 申請日: 2012-06-08
• 公開（公告）號: CN102735100A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發明（設計）人: 李紅波;吳渝;王緒;聶平;吳亮亮;齊明
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: F41A33/02
• 分類號: F41A33/02
• 代理公司: 重慶市恒信知識產權代理有限公司 50102
• 代理人: 劉小紅

1.一種采用增強現實技術的虛擬射擊方法，其特征在于，該方法包括：智能手機中視頻跟蹤模塊接收頭盔裝置中攝像模塊發送的真實場景圖像數據，獲取目標位置，智能手機中三維注冊模塊獲取真實環境攝像機的世界坐標，智能手機中陀螺儀裝置獲取射擊者相對水平面的三維局部坐標，智能手機中坐標變換模塊記錄攝像模塊中攝像機的投影矩陣，并將陀螺儀的三維局部坐標轉換成三維全局坐標，智能手機中虛擬目標生成模塊將視頻跟蹤模塊獲取的真實環境中的目標位置生成虛擬目標，智能手機中射中驗證模塊驗證射擊者是否擊中虛擬目標，如擊中虛擬目標，虛擬目標受傷動作模塊選擇射中驗證模塊驗證虛擬目標擊中后的動作模型，根據虛擬目標射擊動作模塊設定的動作實施虛擬目標射擊動作，并將射擊信息發送給受傷驗證模塊驗證射擊信息是否擊中射擊者，當擊中射擊者智能手機振動裝置發出振動提示受傷，智能手機中虛實圖像融合模塊將虛擬目標添加到真實環境中。

2.根據權利要求1所述的虛擬射擊方法，其特征在于：所述的獲取真實環境世界坐標系的方法進一步包括：利用快速魯棒性特征點檢測算法對捕獲到的視頻圖像幀進行特征點的檢測，使用光流算法對檢測到的特征點進行跟蹤，使用隨機抽樣一致性算法對每一幀圖像的特征點與模版圖像的特征點進行匹配，獲取真實環境的世界坐標。

3.根據權利要求1所述的虛擬射擊方法，其特征在于：虛擬目標生成模塊根據真實環境攝像機的投影坐標，計算攝像頭坐標系與世界坐標系之間的平移、旋轉矩陣，由隨機函數隨機生成多個虛擬射擊目標。

4.根據權利要求1所述的虛擬射擊方法，其特征在于：當射擊者射擊的虛擬目標出現在所述槍系統中瞄準攝像頭捕獲畫面的中心位置時，射擊者擊中所述虛擬目標；當虛擬目標射擊的軌跡穿過以射擊者為中心的包圍盒時，虛擬目標擊中射擊者。

5.根據權利要求1所述的的虛擬射擊方法，其特征在于，受傷驗證模塊驗證虛擬目標是否射中射擊者具體為：根據陀螺儀獲取的射擊信息，確定虛擬目標射擊的彈道射線L的坐標，根據訓練者的投影坐標確定一個與彈道射線L垂直的包圍盒區域O，如果射線L穿過包圍盒區域O則表示虛擬目標射中訓練者。

6.一種使用增強現實技術的單兵輕武器虛擬射擊訓練的系統，該系統包括：頭盔裝置、槍系統、智能手機，其中：頭盔裝置包括：攝像模塊、顯示模塊，智能手機包括：視頻跟蹤模塊、三維注冊模塊、陀螺儀裝置、坐標變換模塊、虛擬目標生成模塊、射中驗證模塊、虛擬目標受傷動作模塊、虛擬目標射擊動作模塊、受傷驗證模塊、受傷效果模塊、數據存儲裝置、虛實圖像融合模塊，槍系統包括：射擊模塊、瞄準攝像模塊，其特征在于，

攝像模塊，用于獲取真實環境的場景圖像數據并將所述的圖像數據發送給智能手機；顯示模塊，用于顯示真實環境和虛擬目標的融合場景數據；射擊模塊，用于發送射擊者的射擊命令信息；瞄準攝像模塊，用于獲取射擊者的射擊信息并發送至智能手機；視頻跟蹤模塊，用于接收攝像模塊發送的真實場景圖像數據；三維注冊模塊，用于獲取所述真實環境攝像機的世界坐標；陀螺儀裝置，用于獲取射擊者水平面的三維局部坐標；坐標變換模塊，用于記錄攝像模塊中攝像機的投影矩陣和將所述陀螺儀的三維局部坐標轉換為三維世界坐標；虛擬目標生成模塊，用于將真實環境中的位置生成虛擬目標；射中驗證模塊，用于驗證射擊者是否擊中虛擬目標；虛擬目標受傷動作模塊，用于選擇所述射中驗證模塊驗證虛擬目標擊中后的動作模型；虛擬目標射擊動作模塊，用于設定虛擬目標射擊的動作，并將射擊信息發送給受傷驗證模塊；受傷驗證模塊，用于驗證所述虛擬目標射擊動作模塊的射擊信息是否擊中射擊者；振動裝置，當擊中射擊者后，控制智能手機發出振動信息；數據存儲裝置，用于存儲射擊者射擊虛擬目標的詳細信息和虛擬目標射擊的詳細信息；虛實圖像融合模塊，用于將虛擬目標添加到真實環境中得到增強現實環境的融合視頻幀。

7.根據權利要求6所述的的系統，其特征在于，虛擬目標生成模塊獲得真實環境攝像機的投影坐標，確定攝像頭坐標系與世界坐標系之間的平移、旋轉矩陣，由隨機函數隨機生成多個虛擬射擊目標的位置。