[發(fā)明專利]基于機器視覺的飛碟模擬訓練系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310568156.5
• 申請日: 2013-11-13
• 公開（公告）號: CN103599631A
• 公開（公告）日: 2014-02-26
• 發(fā)明（設計）人: 趙英亮;王黎明;李潤汀;郭亞麗;王飛;崔亞琳;朱裕莎;馮思奇
• 申請（專利權）人: 中北大學
• 主分類號: A63B69/00
• 分類號: A63B69/00
• 代理公司: 山西五維專利事務所(有限公司) 14105
• 代理人: 李印貴

1.基于機器視覺的模擬飛碟訓練系統(tǒng)，其特征在于：包括射擊槍、場景模擬裝置、機器視覺數據采集裝置、姿態(tài)參數獲取裝置、激光發(fā)射裝置及控制中心，其中，場景模擬裝置包括視頻輸出模塊、視頻接收模塊、音頻輸出模塊、音頻接收模塊及場景模擬軟件；機器視覺數據采集裝置包括數據獲取模塊、觸發(fā)模塊及數據傳輸模塊，數據獲取模塊包括A、B兩個高速攝像機和一個高速相機；姿態(tài)參數獲取裝置包括傳感器模塊、A微控制器、存儲模塊及A無線收發(fā)模塊；激光發(fā)射裝置包括B微控制器、同步觸發(fā)模塊、B無線收發(fā)模塊及激光發(fā)射模塊；控制中心包括中央控制模塊、語音采集模塊、數據收發(fā)模塊、同步信號接收模塊及數據處理模塊；

所述的姿態(tài)參數獲取裝置和激光發(fā)射裝置均安裝在射擊槍上；場景模擬裝置中的視頻輸出模塊和視頻接收模塊放置在運動員的正前方；場景模擬裝置中的音頻接收模塊分別放置于視頻接收模塊左右兩側；控制中心放置于運動員的右側；機器視覺數據采集裝置中的高速相機置于運動員的左側，A高速攝像機置于運動員的正前方，B高速攝像機放置于控制中心的右側；

所述的場景模擬裝置以三維動畫結合音頻的方式模擬射擊比賽場景，運動員手持射擊槍發(fā)出“開始”命令后扣動扳機，由激光發(fā)射裝置發(fā)射激光對模擬射擊比賽場景中的飛碟進行射擊，姿態(tài)參數獲取裝置采集運動員所持射機槍在射擊過程中的相關運動參數，并將其發(fā)送到控制中心；兩個高速攝像機分別采集運動員手臂等部位運動軌跡的輔助數據，并將其發(fā)送到控制中心；控制中心對接收到的圖像數據進行預處理，判定是否擊中目標，并將最終結果在視頻輸出模塊上顯示。

2.根據權利要求1所述的基于機器視覺的模擬飛碟訓練系統(tǒng)，其特征在于：姿態(tài)參數獲取裝置采集運動員射擊姿態(tài)參數數據的持續(xù)時間為：運動員扣動扳機后的50ms，之后停止數據采集。

3.根據權利要求1所述的基于機器視覺的模擬飛碟訓練系統(tǒng)的訓練方法，其特征在于：包括以下步驟：

1）系統(tǒng)初始化

開啟系統(tǒng)后，系統(tǒng)各組成部分上電并進行初始化，測試是否存在異常，若無異常則進入等待狀態(tài)；若發(fā)現異常則重啟系統(tǒng)；

2）檢測有效開始信號

系統(tǒng)初始化結束進入等待狀態(tài)，控制中心的語音采集模塊實時檢測運動員發(fā)出的“開始”語音信號，并將該語音信號發(fā)送給場景模擬裝置和姿態(tài)參數獲取裝置；

3）機器視覺與姿態(tài)參數的數據采集

場景模擬裝置的音頻接收模塊和姿態(tài)參數獲取裝置接收到控制中心發(fā)送的“開始”語音信號后，由場景模擬軟件彈出碟靶，運動員向碟靶射擊；同時，姿態(tài)參數獲取裝置開始采集運動員射擊的姿態(tài)參數數據，并將其發(fā)送給控制中心；運動員扣動扳機的同時啟動激光發(fā)射裝置和機器視覺數據采集裝置，激光發(fā)射裝置發(fā)射激光，同時，機器視覺數據采集裝置采集飛碟與激光射擊的視頻數據，并將其發(fā)送給控制中心；

4）數據處理

控制中心接收到機器視覺數據采集裝置與姿態(tài)參數獲取裝置傳回的數據后，對機器視覺數據采集裝置采集的視頻數據進行圖像預處理；

5）結果判定

控制中心對預處理后的圖像進行分析，判定激光是否擊中飛碟，并在屏幕上顯示射擊結果；同時，根據姿態(tài)參數獲取裝置發(fā)送的姿態(tài)參數數據繪制運動員在本次射擊過程中運動姿態(tài)的三維數據圖、三維角速度數據圖和三維加速度數據圖，并將其顯示在投影儀幕布上。