[發明專利]一種基于機器視覺的自動報靶方法

在審

• 申請號: 202210678898.2
• 申請日: 2022-06-16
• 公開（公告）號: CN115131721A
• 公開（公告）日: 2022-09-30
• 發明（設計）人: 李文興;郭永生;趙鑫;于振中
• 申請（專利權）人: 哈工大機器人（合肥）國際創新研究院
• 主分類號: G06V20/50
• 分類號: G06V20/50;G06V10/36;G06V10/28;G06V10/34;G06V10/74;G06V10/44;G06V10/422;G06V10/25;F41J5/10
• 代理公司: 合肥市浩智運專利代理事務所(普通合伙) 34124
• 代理人: 朱文振

本發明提供一種基于機器視覺的自動報靶方法包括：對原始圖像進行大津二值化處理，找到靶紙外圍輪廓；通過輪廓近似擬合找到關鍵特征點，通過透視變換，對圖像坐標進行初步修正；增加圖像對比度，并調整圖像亮度；對圖像進行掩膜處理，獲取待檢測圖片。先通過斑點檢測算法檢測彈孔位置，根據最外圍彈孔位置進行特征匹配，對坐標進行二次修正；修正完成后，再次通過斑點檢測算法檢測所有可能的彈孔。取出彈孔及背景圖片的相同局部區域，進行背景減除，通過平均灰度差值校驗彈孔是否有效。計算彈孔距離靶心的歐式距離，按照得分規則將其轉化為對應的分數。解決了彈孔漏檢、誤檢、定位不精確、彈孔連孔無法檢測的技術問題。

技術領域

本發明涉及射擊訓練與機器視覺領域，具體涉及一種基于機器視覺的自動報靶方法。

背景技術

現有的實彈射擊訓練中的報靶方式主要采用人工報靶。人工報靶效率低、可靠性差，并且報靶人員存在較大的安全隱患。另外，射擊者不能實時查看自己的成績，無法及時進行調整，不利于射擊水平的提升。

經調研，現有的自動報靶技術依據原理不同，主要可劃分為電極埋入式、光電傳感式、聲電定位式及機器視覺方式。其中，電極埋入式方案是一次性判靶，成本較高。光電傳感式方案需要安裝各類傳感器設備，制作和維護成本高。聲電定位式方案成本低、精度高，但是需要專業人員操作。綜合對比可以得出，機器視覺方案具有成本低廉、復用性強、可隨時拆卸等優點，發展潛力巨大，例如申請號為CN201110069211.7的發明專利《一種嵌入式無線自動報靶系統及其報靶方法》包括靶端圖像采集及處理系統，包括可自動安裝靶紙及旋轉靶面的靶紙機械控制系統和用于采集及處理靶面信息的圖像采集及處理系統；圖像采集及處理系統與靶紙機械控制系統的輸出端相連接；射擊端報靶系統，包括可與對應的靶端圖像采集及處理系統進行通信的射手端用戶交互系統和可與所有的靶端圖像采集及處理系統進行通信的裁判端成績統計系統；靶端圖像采集及處理系統通過無線傳輸系統與射擊端報靶系統相通信，從該專利的說明書可知，該現有專利采用了常規的圖像二值化過程，通過構建并銳化掩膜矩陣以矯正處理初始圖像，并在圖像的幾何校正完成后，對圖像進行二值化處理，該現有專利中披露的掩膜矩陣處理邏輯以及二值化處理過程，與本申請技術方案中闡釋的環靶掩膜預處理過程以及大津二值化處理邏輯不同，本申請在采集到原始圖像后即進行大津二值化處理，與前述現有專利的圖像處理技術實現方式不同，同時，該現有專利也未公開本申請采用的二次修正以及彈孔距離計算邏輯，故本申請與該現有專利技術方案迥異，且該現有申請應用于靶場多端信息交互以及報靶自動控制，無法解決現有技術在的例如連孔等特定彈孔檢測場景下的技術問題。

綜上，現有技術中的基于機器視覺的實時自動報靶方法存在彈孔漏檢、誤檢、定位不精確、彈孔連孔無法檢測的技術問題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于如何解決彈孔漏檢、誤檢、定位不精確、彈孔連孔無法檢測的技術問題。

本發明是采用以下技術方案解決上述技術問題的：一種基于機器視覺的自動報靶方法包括：

S1、大津二值化處理原始圖像以得到二值圖像，利用輪廓近似擬合方法找到所述二值圖像的關鍵特征點，利用透視變換對原始圖片進行初步坐標修正，以得到修正圖片，調整所述修正圖片的對比度及亮度，并對所述修正圖片進行掩膜處理，據以獲取預處理圖片；

S2、利用斑點檢測算法檢測所述預處理圖片的彈孔位置坐標數據，根據彈孔特征匹配算法對預處理圖片坐標進行二次修正，修正完成后，特征遮罩處理已識別靶紙的彈孔，再通過所述斑點檢測算法檢測當前靶紙的所有候選彈孔，獲取彈孔待校驗識別數據；

S3、提取所述彈孔及背景圖片的相同局部區域，進行局部背景減除，以預置邏輯處理所述彈孔待校驗檢測數據，以得到平均灰度差值，據以校驗獲取有效彈孔；

S4、以預置邏輯計算所述有效彈孔的彈孔靶心歐式距離，按預置得分規則將所述彈孔靶心歐式距離轉化為射擊成績。