本發(fā)明涉及自動報靶，具體涉及一種基于雙光彈點定位技術(shù)的自動報靶系統(tǒng)以及方法。

背景技術(shù)：

1、輕武器實彈射擊作為軍事基礎(chǔ)訓(xùn)練的重要組成部分，對于提高士兵的戰(zhàn)斗技能和反應(yīng)能力至關(guān)重要。隨著智能化技術(shù)的不斷進(jìn)步，自動報靶系統(tǒng)的應(yīng)用逐漸普及，它們不僅提高了射擊訓(xùn)練的安全性和效率，還大大提升了訓(xùn)練的精確性和科學(xué)性。

2、視頻靶則是一種新興的自動報靶技術(shù)，它利用高清攝像頭捕捉靶面圖像，并通過圖像處理技術(shù)來確定彈著點。但是傳統(tǒng)視頻靶僅使用可見光相機(jī)對靶面進(jìn)行圖像采集，對彈點的識別不帶有時序特性，在連續(xù)射擊的情況下無法區(qū)分新增彈點的位置，特別是當(dāng)彈點重合時，無法對后來重合的彈點進(jìn)行檢測。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明提供了一種基于雙光彈點定位技術(shù)的自動報靶系統(tǒng)以及方法，以解決傳統(tǒng)視頻靶對彈點的識別不帶有時序特性的問題。

2、第一方面，本發(fā)明提供了一種基于雙光彈點定位技術(shù)的自動報靶方法，包括以下步驟：

3、s1、獲取紅外熱像儀采集的定位靶的紅外熱成像圖像和可見光相機(jī)采集的可見光圖像，并對紅外熱成像圖像和可見光圖像進(jìn)行預(yù)處理，獲得紅外熱幀圖像和可見光幀圖像對應(yīng)的像素點矩陣；

4、s2、基于像素點矩陣，對連續(xù)兩個紅外熱幀圖像進(jìn)行像素差分處理，獲得差分圖像；

5、s3、對差分圖像進(jìn)行二值化得到二值化圖像，并在二值化圖像上剔除像素點矩陣的暗點獲取連通域；

6、s4、對連通域中不符合預(yù)設(shè)圓度形狀和預(yù)設(shè)面積閾值對應(yīng)的像素點進(jìn)行剔除；

7、s5、基于與連通域相對應(yīng)的可見光圖像中的區(qū)域亮度梯度信息，獲取從中心向四周的亮度梯度為正值的區(qū)域，并對應(yīng)剔除像素點矩陣對應(yīng)的像素點，獲得目標(biāo)連通域；

8、s6、基于目標(biāo)連通域和可見光相機(jī)中預(yù)設(shè)的具有靶面角點特征標(biāo)志點位之間的位置關(guān)系，計算打靶成績信息。

9、在一種可選的實施方式中，所述對差分圖像進(jìn)行二值化得到二值化圖像，包括：

10、分別計算將所述差分圖像對應(yīng)的連續(xù)兩個紅外熱幀圖像按照大津法二值化后的像素均值，獲得后一時刻紅外熱幀圖像的像素均值和前一時刻紅外熱幀圖像的像素均值；

11、計算后一時刻紅外熱幀圖像的像素均值和前一時刻紅外熱幀圖像的像素均值的差值，作為二值化閾值；

12、基于二值化閾值對差分圖像進(jìn)行二值化處理，獲得二值化圖像。

13、在一種可選的實施方式中，還包括：

14、s7，獲取步驟s2中紅外熱幀圖像和與之為間隔幀的紅外熱幀圖像并進(jìn)行像素差分；

15、s8，重復(fù)步驟s3至s5，獲得目標(biāo)連通域；

16、s9，對比步驟s5獲得的目標(biāo)連通域和步驟s8獲得的目標(biāo)連通域，保留相同位置連通域，并基于保留的相同位置連通域和可見光相機(jī)標(biāo)志點位之間的位置關(guān)系，計算射擊成績。

17、在一種可選的實施方式中，還包括：對紅外熱像儀和可見光相機(jī)的外參矩陣自動校準(zhǔn)，包括：

18、通過角點檢測獲得可見光圖像中靶面的標(biāo)志點位；

19、獲取對靶面上與角點檢測標(biāo)志點位相對應(yīng)的位置進(jìn)行人工燙點的紅外熱成像圖像和人工燙點之后的紅外熱成像圖像進(jìn)行差分處理，獲得紅外標(biāo)志點位；

20、匹配角點檢測標(biāo)志點位和紅外標(biāo)志點位；

21、計算獲得角點檢測標(biāo)志點位像素坐標(biāo)與紅外標(biāo)志點位之間的轉(zhuǎn)換矩陣，標(biāo)記為紅外熱像儀和可見光相機(jī)的外參轉(zhuǎn)換矩陣；

22、通過角點檢測獲得可見光圖像中靶面標(biāo)志點位，并對應(yīng)匹配可見光相機(jī)內(nèi)的標(biāo)志點位；

23、計算獲得靶面標(biāo)志點位像素坐標(biāo)與可見光相機(jī)標(biāo)志點位像素坐標(biāo)之間的轉(zhuǎn)換矩陣，并將計算得到的轉(zhuǎn)換矩陣疊加至所述紅外熱像儀和可見光相機(jī)的外參轉(zhuǎn)換矩陣，用于紅外熱像儀和可見光相機(jī)的外參轉(zhuǎn)換矩陣自動校準(zhǔn)。

24、在一種可選的實施方式中，還包括：

25、分別對連續(xù)兩個可見光幀圖像進(jìn)行角點檢測，獲得跟蹤角點；

26、對連續(xù)兩個可見光幀圖像中的跟蹤角點進(jìn)行正向光流跟蹤，獲得光流跟蹤點對；

27、對獲得的光流跟蹤點對進(jìn)行反向光流跟蹤，獲得反向跟蹤點，剔除跟蹤角點與對應(yīng)的反向跟蹤點誤差大于預(yù)設(shè)誤差的光流跟蹤點對；

28、計算所有光流跟蹤點對的像素誤差總和，若像素誤差總和大于預(yù)設(shè)場景閾值，則判定場景發(fā)生變化；若像素誤差總和小于或等于預(yù)設(shè)場景閾值，則判定場景沒有發(fā)生變化，其中，所述預(yù)設(shè)場景閾值為連續(xù)若干可見光幀圖像光流跟蹤點誤差總合的平均值。

29、第二方面，本發(fā)明提供了一種基于雙光彈點定位技術(shù)的自動報靶系統(tǒng)，包括：

30、圖像獲取模塊，用于獲取紅外熱像儀采集的定位靶的紅外熱成像圖像和可見光相機(jī)采集的可見光圖像，并對紅外熱成像圖像和可見光圖像進(jìn)行預(yù)處理，獲得紅外熱幀圖像和可見光幀圖像對應(yīng)的像素點矩陣；

31、紅外差分圖像獲取模塊，用于基于像素點矩陣，對連續(xù)兩個紅外熱幀圖像進(jìn)行像素差分處理，獲得差分圖像；

32、連通域獲取模塊，對差分圖像進(jìn)行二值化得到二值化圖像，并在二值化圖像上剔除像素點矩陣的暗點獲取連通域；

33、像素點剔除模塊，對連通域中不符合預(yù)設(shè)圓度形狀和預(yù)設(shè)面積閾值對應(yīng)的像素點進(jìn)行剔除；

34、目標(biāo)連通域獲取模塊，獲取與可見光圖像連通域相對應(yīng)的可見光圖像中的區(qū)域亮度梯度信息，并剔除從中心向四周的亮度梯度為正值的區(qū)域，并對應(yīng)剔除像素點矩陣對應(yīng)的像素點，獲得目標(biāo)連通域；

35、打靶成績信息獲取模塊，基于目標(biāo)連通域和可見光相機(jī)中預(yù)設(shè)靶面角點特征標(biāo)志點位之間的位置關(guān)系，計算打靶成績信息。

36、第三方面，本發(fā)明提供了一種基于雙光彈點定位技術(shù)的自動報靶裝置，包括：

37、定位靶；

38、雙光彈點采集器，包括紅外熱像儀和可見光相機(jī)，所述紅外熱像儀適于獲得定位靶的紅外熱成像圖像，所述可見光相機(jī)適于獲得定位靶的可見光圖像，其中，所述可見光相機(jī)設(shè)置有若干基于靶面角點特征的標(biāo)志點位；

39、處理器，分別與紅外熱像儀和可見光相機(jī)連接，用于執(zhí)行上述的基于雙光彈點定位技術(shù)的自動報靶方法得到的打靶信息；

40、顯示器，與所述處理器連接。

41、在一種可選的實施方式中，所述顯示器包括分別與所述處理器連接的手持顯示器和觀摩顯示器，所述手持顯示器適于顯示紅外熱成像圖像和可見光圖像，所述觀摩顯示器適于顯示打靶信息。

42、第四方面，本發(fā)明提供了一種計算機(jī)設(shè)備，包括：

43、存儲器和處理器，所述存儲器和所述處理器之間互相通信連接，所述存儲器中存儲有計算機(jī)指令，所述處理器通過執(zhí)行所述計算機(jī)指令，從而執(zhí)行上述的基于雙光彈點定位技術(shù)的自動報靶方法。

44、第五方面，本發(fā)明提供了一種計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，所述計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)上存儲有計算機(jī)指令，所述計算機(jī)指令用于使計算機(jī)執(zhí)行上述的基于雙光彈點定位技術(shù)的自動報靶方法。

45、本發(fā)明先通過獲取紅外熱像儀采集的定位靶的紅外熱成像圖像和可見光相機(jī)采集的可見光圖像，并對紅外熱成像圖像和可見光圖像進(jìn)行預(yù)處理，獲得紅外熱幀圖像和可見光幀圖像對應(yīng)的像素點矩陣；再基于像素點矩陣，對連續(xù)兩個紅外熱幀圖像進(jìn)行像素差分處理，獲得差分圖像；再對差分圖像進(jìn)行二值化得到二值化圖像，并在二值化圖像上剔除像素點矩陣的暗點獲取連通域；然后對連通域中不符合預(yù)設(shè)圓度形狀和預(yù)設(shè)面積閾值對應(yīng)的像素點進(jìn)行剔除；再基于與連通域相對應(yīng)的可見光圖像中的區(qū)域亮度梯度信息，獲取從中心向四周的亮度梯度為正值的區(qū)域，并對應(yīng)剔除像素點矩陣對應(yīng)的像素點，獲得目標(biāo)連通域；最終基于目標(biāo)連通域和可見光相機(jī)中預(yù)設(shè)的具有靶面角點特征標(biāo)志點位之間的位置關(guān)系，計算打靶成績信息。

46、本發(fā)明可利用熱成像特性和時序連續(xù)幀對可疑彈點進(jìn)行識別和分析，不僅可以區(qū)別不同彈點的先后次序而且可以檢測重合彈點。通過雙光融合技術(shù)，能夠準(zhǔn)確地檢測到彈點，即使是在復(fù)雜的環(huán)境下也能保持較高的定位精度。

47、傳統(tǒng)的自動報靶系統(tǒng)可能依賴于單一類型的傳感器，而本發(fā)明通過結(jié)合紅外和可見光圖像，能夠彌補(bǔ)單一傳感器的局限性，從而實現(xiàn)更加精確的彈點檢測和定位。