專利名稱：射箭計分系統的制作方法
技術領域：
本發明屬于游戲娛樂的技術領域，更具體的說本發明涉及ー種射箭休閑娛樂活動的射箭計分系統。
背景技術：
射箭運動有著悠久的歷史，在古代其作為ー項生存的 基本技能，在人類社會的發展中曾經起到了非常重要的作用，現如今隨著人類生活水平的提高，射箭運動逐漸發展成為ー項娛樂休閑和體育競技項目。目前，世界許多國家以及我國的許多城市都將這項運動進行了普及性的推廣，并建立了射箭館。這項運動的開展以及場地設施的建設，不僅有利于專業運動員運動水平的提高，而且還提供了有利身心的娛樂活動。通常，射箭館、射箭休閑娛樂中心、射箭訓練場地的箭靶被設置在射擊者具有一定距離的地方，并在若干射擊通道中，分別設置多個箭射靶。由于距離較遠，不容易觀察射中的情況。近幾十年來，為了提高競技水平，各國都加強了射箭運動的科學研究工作，改進訓練方法，提高器械的質量，射箭水平提高的很快；其中自動定位、識別、報靶系統逐漸成為業內研究和開發的重點項目。目前的自動定位識別報靶方法主要有(I)光電自動報靶；(2)超聲傳感器報靶；(3)電子傳感器報靶；(4)攝像報靶等方法。其中光電自動報靶方法又分為紅外、激光和線陣CCD三種，但是光電自動報靶技術復雜，價格昂貴，不適宜用于射箭休閑娛樂活動。超聲傳感器報靶是瑞士設計的最先進的報靶系統，具有精度高、不受天氣因素影響的優點，但是上述進ロ器材價格相當昂貴，顯然不適宜在休閑娛樂活動中推廣應用，一般僅用于專業訓練和高水平的競賽選定用品；而目前的電子傳感器報靶和攝像報靶不能實現自動報靶，使得射箭計運動缺乏互動性，顯得枯燥乏味。因此，為了推廣射箭運動必須從趣味性、互動性和科學性出發，徹底改變人們對射箭運動的看法，使得人們在休閑娛樂的同時還能夠得到身心的放松。

發明內容
為了解決現有技術存在的上述技術問題，本發明的目的在于提供一種射箭計分系統，通過記錄的著靶點和定位點的位置關系，確定箭支的著靶位置并做出計分統計，同時將計分情況以視頻和/或音頻方式報示出來，以取代人工計分的方式。本發明寓教于樂，操作方便且較為經濟，集科學性、互動性、趣味性于一身，使得古老的射箭運動作為ー種中高檔的休閑、健身運動出現在人們的視野中和生活中，并且日益煥發出勃勃生機。為了實現上述目的，本發明提供以下技術方案
ー種射箭計分系統，包括箭靶、射箭標準靶紙、圖像采集器、主控電腦主機、音響設備和顯示設備，圖像采集器采集射箭標準靶紙的圖像，并將圖像信息傳輸給主控電腦主機，主控電腦主機把完成計分運算和報靶的結果通過音響設備和顯示設備輸出，其特征在干所述射箭標準靶紙上最外靶環邊緣設有N個定位點，N ^ 3 ;主控電腦主機內部包括射箭計分控制模塊和計分報靶控制模塊，射箭計分控制模塊用于箭支對應位置信息的確認并將位置信息傳輸給計分報靶控制模塊，計分報靶控制模塊根據射箭計分控制模塊傳來的位置信息，計算箭支離靶環的距離并判斷出環數，完成自動計分和報靶；所述射箭計分控制模塊包括革巴盤定位單元、新箭檢測對比單元、箭身穩定性檢測單元、新箭位置檢測單元，祀盤定位單元用于消除圖像變形問題，以箭靶上的N個定位點為校準點，確定校準信息；新箭檢測對比単元用于判定箭靶上是否出現新箭；箭身穩定性檢測單元用于檢測著靶新箭是否有效；新箭位置檢測單元用于檢測新箭著靶位置，并結合靶盤定位単元的校準點信息，確定新箭位置信息；
作為優選地，定位點個數N=4 ;更進ー步地,定位點為40mmX40mm的正方形。 進ー步地，所述主控電腦主機內部還包括預設的計分動畫模塊和/或報分模塊；所述主控電腦主機內部還包括預設的射箭歷史模塊、射箭教學模塊、射箭計分規則模塊和/或器材介紹模塊。進ー步地，圖像采集器為攝像機，圖像采集器距離靶紙的距離為1200 mm-4000mm，圖像采集器與靶心的角度為0° -70° ;更進ー步地，攝像機有M個，其中M彡I。更進一歩地，所述射箭計分系統還包括遠程觸摸屏設備。


圖I射箭計分系統結構示意圖
圖2射箭計分系統靶紙及定位點示意圖 圖3射箭計分控制模塊流程圖 圖4射箭計分系統教學模塊入口示例圖
具體實施例方式下面結合附圖進一歩詳細說明。如圖I所示，本發明所述的射箭計分系統，包括箭靶、射箭標準靶紙、圖像采集器、主控電腦主機、音響設備和顯示設備，箭靶前方安裝有圖像采集器，采集到射箭的實時圖像，每當靶面發生有明顯的變化時，采集器立即把采集到的圖像上傳到主控電腦主機，主控電腦主機內部包括射箭計分控制模塊和計分報靶控制模塊，射箭計分控制模塊用于箭支對應位置信息的確認并將位置信息傳輸給計分報靶控制模塊，計分報靶控制模塊根據射箭計分控制模塊傳來的位置信息，計算箭支離靶環的距離并判斷出環數，完成一次自動計分。當圖像采集器檢測到新箭支后，對其進行定位，再與之前采集的圖像進行對比識另IJ，將對比后箭支著靶位置信息傳送到主控電腦主機，啟動主控電腦內所設計分程序模塊進行運算，計算出箭支的著靶環數，進行累加后，將本次成績和累加后的成績全部顯示出來，主控電腦主機將計分情況以視頻和/或音頻方式報示出來，從而取代人工計分的方式，實現自動報靶。進ー步地，所述主控電腦主機內部還包括預設的計分動畫模塊和報分模塊；為了増加趣味性，計分結果根據所對應的靶環數調出不同的3d動畫顯示，并增加ー些詼諧幽默的語言來報靶，以增加射箭運動的互動性和娛樂性，適時調節射箭場地氣氛。
更進一歩地，所述主控電腦主機內部還包括預設的具有教學功能模塊，如射箭歷史模塊、射箭教學模塊、射箭計分規則模塊和器材介紹模塊，通過這些教學軟件，可以對射箭活動及其規則有個清楚的認識，同時可以熟悉射箭場館和其配套器材的使用；對于大型射箭娛樂場所，射箭計分系統還可以加設遠程觸摸屏設備，用手指點擊相關頁面，就可以進入相關的內容，隨時調出毎次射箭的歷史記錄或現場視頻記錄，音頻結果也可以通過耳麥直接傳至射擊者，本發明實時記錄每支箭的著靶位置，方便選手根據上次射箭的成績來調節自己的姿勢和準心，以取得更加優異的成績。如圖2示出射箭計分系統靶紙及定位點示意圖，定位點可位于靶紙上最外靶環的任何位置，只要保證定位點外緣與最外靶環e的直徑相同，定位點連線交叉為靶環中心，以射箭標準靶紙上定位點數等于4為例，在射箭標準靶紙的四個角上標出a、b、c、d四個定位點，定位點為40mmX40mm的4個黑色方框，其中平行的兩個黑框外沿框的距離跟最外靶環e的直徑相同，ad和be交叉線的節點定位為靶環的中心點，各環為距離相等的同心圓，以靶環為中心，計算出各靶環的相應位置，當箭支射在某一位置時，計算出箭支離靶環的距離， 然后判斷出環數。所述射箭計分控制模塊包括祀盤定位單元、新箭檢測對比單元、箭身穩定性檢測単元、新箭位置檢測單元，根據圖3所示的射箭計分控制模塊流程圖，完成自動計分功能，所述計分報靶控制模塊執行以下步驟
靶盤定位単元
靶盤定位單元是指定位到箭靶四個角上的黑方塊，以此作為校準點對靶盤進行透視變換，從而消除攝像頭角度所造成的靶盤圖像變形問題。具體過程如下
(I)為減少其他噪音的干擾，按從高到低的閾值對圖像作ニ值化，根據連通體寬高、相對位置等信息找到ー個能夠定位到四個校準點的最高閾值。(2)為了能夠在ニ值圖中完整保留箭身信息，按從低到高的閾值對圖像作ニ值化，根據連通體寬高及步驟(I)中所定位到的校準點信息找到ー個能夠定位到四個校準點的最低閾值，以此作為后繼處理的ニ值化閾值。新箭檢測對比單元
新箭檢測對比單元是指與上一幅從攝像頭獲取的圖像相比，當前獲取的圖像上是否出現了新箭。具體過程如下
(I)按照靶盤定位中計算出的ニ值化閾值對上一幅圖像和當前圖像分別作ニ值化，并用當前ニ值化圖像減去上一幅ニ值化圖像，得到差圖像。(2)在差圖像上作連通體分析，根據寬高、形狀等判斷差圖像上是否有可能存在新
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Wi ο箭身穩定性檢測單元
箭身穩定性檢測單元是指檢測到箭靶上出現新箭后，判斷箭身顫動是否已停止，停止后才能檢測新箭的位置，以減少其他噪音的干擾。具體過程與新箭檢測對比單元類似
(I)按照靶盤定位中計算出的ニ值化閾值對上一幅圖像和當前圖像分別作ニ值化，并用當前ニ值化圖像減去上一幅ニ值化圖像，得到差圖像。(2)在差圖像上作連通體分析，根據寬高、形狀等判斷箭身顫動是否已停止。新箭位置檢測單元新箭位置檢測單元是指在新箭箭身穩定后，檢測新箭在箭靶上的位置，并結合靶盤定位得到的校準點信息計算新箭對應的分數。具體過程如下
(I)按照靶盤定位中計算出的ニ值化閾值對新箭出現前的那幅圖像和當前圖像分別作ニ值化，并用當前ニ值化圖像減去新箭出現前的ニ值化圖像，得到差圖像。(2)在差圖像上找直線，以此作為候選箭身。由于新箭可能會造成原有箭的箭身位置發生變化，因此可能會多找出ー些錯誤的箭身。(3)結合原先檢測到的箭身信息將錯誤箭身濾除，從而只保留新箭的箭身信息。(4)結合靶盤定位得到的校準點信息，對新箭箭身做透視變換，得到新箭在校正后箭靶圖像上的位置，從而計算出新箭對應的分數。本發明所述的射箭計分系統的圖像采集器為攝像機，圖像采集器距離靶紙的距離 為1200mm-4000mm，圖像采集器與靶心的角度為0° -70°，以保證所采集到的圖像清晰為準，圖像采集器所采集到的靶紙圖像占整張圖片的1/2-2/3時，均可準確定位其所在靶環位置，攝像機個數> 1，攝像機個數越多，采集的定位圖片越多，定位數據越準確，還可以從不同的角度來實時觀察箭靶的任何變化情況。最經濟實用選擇兩臺，如果其中一臺出現故障，另一臺仍可以準確無誤地傳輸圖像信息，同時兩臺攝像機可以互為證明，同時保存原始圖像，并把每只箭的著靶位置記錄于主控電腦主機數據庫中，以備選手查看分析等，避免人為做弊行為，以保證比賽的公平性。盡管已經示出和描述了本發明的實施例，對于本領域的普通技術人員而言，可以理解在不脫離本發明的原理和精神的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發明的范圍由所附權利要求及其等同限定。
權利要求
1.ー種射箭計分系統，包括箭靶、射箭標準靶紙、圖像采集器、主控電腦主機、音響設備和顯示設備，其特征在于所述射箭標準靶紙上最外靶環邊緣設有N個定位點，N > 3 ;主控電腦主機內部包括射箭計分控制模塊和計分報靶控制模塊，射箭計分控制模塊用于箭支對應位置信息的確認并將位置信息傳輸給計分報靶控制模塊，計分報靶控制模塊根據射箭計分控制模塊傳來的位置信息，計算箭支離靶環的距離并判斷出環數，完成自動計分和報靶； 所述射箭計分控制模塊包括靶盤定位単元、新箭檢測對比單元、箭身穩定性檢測單元、新箭位置檢測單元， 靶盤定位単元用于消除圖像變形問題，以箭靶上的N個定位點為校準點，確定校準信息；新箭檢測對比單元用于判定箭靶上是否出現新箭；箭身穩定性檢測單元用于檢測著靶新箭是否有效；新箭位置檢測單元用于檢測新箭著靶位置，并結合靶盤定位単元的校準點信息，確定新箭位置信息。
2.根據權利要求I所述的射箭計分系統，其特征在于定位點個數N=4。
3.根據權利要求2所述的射箭計分系統,其特征在于定位點為40mmX40mm的正方形。
4.根據權利要求I所述的射箭計分系統，其特征在于所述主控電腦主機內部還包括預設的計分動畫模塊和/或報靶模塊。
5.根據權利要求I所述的射箭計分系統，其特征在于所述主控電腦主機內部還包括預設的射箭歷史模塊、射箭教學模塊、射箭計分規則模塊和/或器材介紹模塊。
6.根據權利要求I所述的射箭計分系統，其特征在于圖像采集器為攝像機。
7.根據權利要求6所述的射箭計分系統，其特征在于圖像采集器距離靶紙的距離為1200 mm-4000 mm，圖像采集器與靶心的角度為O。-70°。
8.根據權利要求6所述的射箭計分系統，其特征在干攝像機有M個，其中MSI。
9.根據權利要求I所述的射箭計分系統，其特征在于所述射箭計分系統還包括遠程觸摸屏設備。
全文摘要
本發明涉及一種射箭計分系統，包括箭靶、射箭標準靶紙、圖像采集器、主控電腦主機、音響設備和顯示設備，利用圖像采集器實時地把采集到的圖像上傳到主控電腦主機，通過記錄的著靶點和定位點的位置關系，算出箭支的著靶位置并做出計分統計，主控電腦主機同時將計分情況以視頻和/或音頻方式報示出來，以取代人工計分的方式。本發明的射箭計分系統寓教于樂，操作方便且較為經濟，集科學性、互動性、趣味性于一身，使得古老的射箭運動作為一種中高檔的休閑、健身運動出現在人們的視野和生活。
文檔編號A63B71/06GK102688587SQ20121020007
公開日2012年9月26日 申請日期2012年6月18日 優先權日2012年6月18日
發明者余先強, 馮光平 申請人:北京方格世紀科技有限公司