[发明专利]基于机器视觉的飞碟模拟训练系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于模拟训练技术领域，具体涉及一种飞碟模拟训练系统及方法。

背景技术

在飞碟射击项目中，为尽快提高运动员的训练成绩，教练员迫切的希望能够全面掌握运动员在整个过程中的技术动作，以便发现问题、解决问题、提高成绩。

目前，我国飞碟项目近几年有了长足的进步，要进一步巩固和提高我国飞碟射击技术和运动成绩，需要对该项运动深入进行一些有关方面的研究工作，掌握其飞行特点和规律，应用到射击运动中，指导训练实践。

在飞碟射击中,合理的射击姿势直接影响着运动员的成绩。对于射击训练者，尤其是初学者来说，为提高射击水平和训练效率，获取射击的运动参数，例如举枪运枪的速度、加速度、击发时间、角度等是十分必要的。运动员还可根据射击结果及时对动作进行改进，以进一步于提高射击水平和训练效率。

在飞碟射击项目中，自然环境，如风力、风向、天气状况等因素也直接影响着训练的成绩。在射击训练时，如能够预先设定各种环境条件，让训练者在各种自然环境下进行训练，对于提高训练效率和水平无疑是至关重要的。通常,射击训练是在实弹射击场进行的。实弹射击也使训练成本提高,安全性降低；训练者通常不能立即得到信息反馈,及时调整动作。为此，设计安全可靠符合实际训练要求的飞碟模拟训练系统是十分必要的。

资料显示，以前科研人员在利用仪器研究飞碟射击技术动作时，数据往往单一、不够全面、不成体系，如对于射击姿态信息的获取、自然环境因素都没有考虑到，系统环境适应性差、性能单一，不能满足射击训练需求。另外少数模拟训练系统，能进行模拟训练，但训练质量难以保证。

本发明力图为研究飞碟射击技术开拓一条路径，设计一种集计算机多媒体、模式识别、人工智能、数据采集处理等技术于一体的高科技模拟仿真飞碟训练系统，该系统具有整体重量轻,便于携带、安装操作简便,可降低训练成本，满足多样化射击训练要求，并可实时记录数据，进行分析处理。为教练员的训练提供科学依据；同时找出造成运动员脱靶的原因，给出射击枪的姿态信息及环境信息，给运动员和教练员最直接的证据，对动作及时加以改进，使其技术水平和运动成绩不断提高，提高训练的科学化程度，以达到节约训练经费，提高射击技能的目的，为完成奥运会任务提供帮助和服务。

发明内容

本发明针对运动员射击训练的需要，为达到科学化训练，提高运动员射击技术水平和运动成绩的目的，提出一种基于机器视觉的飞碟模拟训练系统和方法，该方法基于机器视觉实现飞碟训练模拟，可以提高运动员的训练效率及射击水平。

为了实现上述本发明的目的，本发明的技术方案是：

基于机器视觉的模拟飞碟训练系统，其特征在于：包括射击枪、场景模拟装置、机器视觉数据采集装置、姿态参数获取装置、激光发射装置及控制中心，其中，场景模拟装置包括视频输出模块、视频接收模块、音频输出模块、音频接收模块及场景模拟软件；机器视觉数据采集装置包括数据获取模块、触发模块及数据传输模块，数据获取模块包括A、B两个高速摄像机和一个高速相机；姿态参数获取装置包括传感器模块、A微控制器、存储模块及A无线收发模块；激光发射装置包括B微控制器、同步触发模块、B无线收发模块及激光发射模块；控制中心包括中央控制模块、语音采集模块、数据收发模块、同步信号接收模块及数据处理模块；

所述的姿态参数获取装置和激光发射装置均安装在射击枪上；场景模拟装置中的视频输出模块和视频接收模块放置在运动员的正前方；场景模拟装置中的音频接收模块分别放置于视频接收模块左右两侧；控制中心放置于运动员的右侧；机器视觉数据采集装置中的高速相机置于运动员的左侧，A高速摄像机置于运动员的正前方，B高速摄像机放置于控制中心的右侧；

所述的场景模拟装置以三维动画结合音频的方式模拟射击比赛场景，运动员手持射击枪发出“开始”命令后扣动扳机，由激光发射装置发射激光对模拟射击比赛场景中的飞碟进行射击，姿态参数获取装置采集运动员所持射机枪在射击过程中的相关运动参数，并将其发送到控制中心；两个高速摄像机分别采集运动员手臂等部位运动轨迹的辅助数据，并将其发送到控制中心；控制中心对接收到的图像数据进行预处理，判定是否击中目标，并将最终结果在视频输出模块上显示。

姿态参数获取装置采集运动员射击姿态参数数据的持续时间为：运动员扣动扳机后的50ms，之后停止数据采集。

根据权利要求1所述的基于机器视觉的模拟飞碟训练系统的训练方法，其特征在于：包括以下步骤：

1）系统初始化