基于點(diǎn)控制的自動(dòng)報(bào)靶系統(tǒng)研究

在條件允許的情況下，如果對(duì)物理靶面進(jìn)行改造，或者根據(jù)實(shí)際應(yīng)用設(shè)計(jì)物理靶面，往往能夠得到更高的報(bào)靶精度。文中提出了一種基于點(diǎn)控制的自動(dòng)報(bào)靶系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用標(biāo)識(shí)點(diǎn)作為控制點(diǎn)，其相對(duì)靶面中心的位置已知，這些點(diǎn)具有已知半徑，降低了識(shí)別難度，一般的噪聲不會(huì)對(duì)其產(chǎn)生嚴(yán)重影響。采用簡(jiǎn)單的閾值就可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)的分割，大大減小了圖像預(yù)處理工作，提高了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。針對(duì)點(diǎn)控制，文中提出了采用距離加權(quán)平均法來(lái)計(jì)算靶數(shù)，避免了圖像的幾何矯正工作，同時(shí)保證了報(bào)靶精度，系統(tǒng)的通用性也大大增強(qiáng)。

1 靶面設(shè)計(jì)及系統(tǒng)工作原理
相對(duì)于傳統(tǒng)方法，基于點(diǎn)控制的自動(dòng)報(bào)靶系統(tǒng)的物理靶面只是在普通靶上增加了一些點(diǎn)，這些點(diǎn)以環(huán)線上的點(diǎn)為圓心，那么，從靶心中心點(diǎn)到這些控制點(diǎn)中心的距離就是該控制點(diǎn)所在靶環(huán)的半徑。每個(gè)環(huán)線上平均分布著若干個(gè)點(diǎn)，圓環(huán)半徑越小，圓環(huán)上的控制點(diǎn)相對(duì)也越密集，計(jì)算精度也相對(duì)越高。圖2給出了用控制點(diǎn)對(duì)環(huán)線進(jìn)行12等分的靶面示意圖。

系統(tǒng)主要分兩步來(lái)完成報(bào)靶工作。首先，在射擊前完成對(duì)靶面背景圖像的采集和處理。通過(guò)閾值將各控制點(diǎn)從背景圖像中分割出來(lái)，由于控制點(diǎn)半徑相對(duì)很小，圖像畸變對(duì)其影響很小，可以采用各控制點(diǎn)的重心作為其中心坐標(biāo)，然后再?gòu)倪@些點(diǎn)中確認(rèn)出靶心中心。其次，射擊完畢后，采集靶面圖像，將采集到的圖像和背景圖像進(jìn)行差處理，獲取彈孔圖像，求取彈孔最內(nèi)側(cè)點(diǎn)相對(duì)靶心的距離R’，根據(jù)圖像比例關(guān)系，計(jì)算物理靶面上彈孔距離靶心的實(shí)際距離R，靶面上的最大的環(huán)線半徑已知，根據(jù)下式計(jì)算靶數(shù)

2 關(guān)鍵算法
2．1 靶心的求取
在諸多控制點(diǎn)中確認(rèn)出靶心是后續(xù)工作的基礎(chǔ)，為了工作的簡(jiǎn)便，可以對(duì)靶心進(jìn)行特殊處理(比如尺寸不同等)。為了使系統(tǒng)更具一般性和普遍性，通過(guò)算法來(lái)實(shí)現(xiàn)：對(duì)每一個(gè)點(diǎn)求取其到其它所有控制點(diǎn)的距離和，其中和最小的這個(gè)點(diǎn)即為靶心，下面給出理論依據(jù)。

將環(huán)線12等分，設(shè)為D1中心o到小圓a上各點(diǎn)距離平方和。如圖3(a)所示，a1、a2、……、a12分別為分布在小圓上的12個(gè)控制點(diǎn)，小圓半徑記為r，則

設(shè)D2為中心o到大圓b上各點(diǎn)距離平方和，如圖3(b)所示，b1、b2、……、b12分別為分布在小圓b上的12個(gè)控制點(diǎn)，大圓半徑記為R，則

在小圓a上任取一點(diǎn)，不妨取a1點(diǎn)，a1點(diǎn)到小圓其它各點(diǎn)以及到中心o的距離和設(shè)為D3，則