基于點(diǎn)控制的自動(dòng)報靶系統研究

在條件允許的情況下，如果對物理靶面進(jìn)行改造，或者根據實(shí)際應用設計物理靶面，往往能夠得到更高的報靶精度。文中提出了一種基于點(diǎn)控制的自動(dòng)報靶系統，該系統采用標識點(diǎn)作為控制點(diǎn)，其相對靶面中心的位置已知，這些點(diǎn)具有已知半徑，降低了識別難度，一般的噪聲不會(huì )對其產(chǎn)生嚴重影響。采用簡(jiǎn)單的閾值就可以實(shí)現點(diǎn)的分割，大大減小了圖像預處理工作，提高了系統的實(shí)時(shí)性。針對點(diǎn)控制，文中提出了采用距離加權平均法來(lái)計算靶數，避免了圖像的幾何矯正工作，同時(shí)保證了報靶精度，系統的通用性也大大增強。

1 靶面設計及系統工作原理
相對于傳統方法，基于點(diǎn)控制的自動(dòng)報靶系統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(xiàn)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(xiàn)上平均分布著(zhù)若干個(gè)點(diǎn)，圓環(huán)半徑越小，圓環(huán)上的控制點(diǎn)相對也越密集，計算精度也相對越高。圖2給出了用控制點(diǎn)對環(huán)線(xiàn)進(jìn)行12等分的靶面示意圖。

系統主要分兩步來(lái)完成報靶工作。首先，在射擊前完成對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)半徑相對很小，圖像畸變對其影響很小，可以采用各控制點(diǎn)的重心作為其中心坐標，然后再從這些點(diǎn)中確認出靶心中心。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，求取彈孔最內側點(diǎn)相對靶心的距離R’，根據圖像比例關(guān)系，計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(xiàn)半徑已知，根據下式計算靶數

2 關(guān)鍵算法
2．1 靶心的求取
在諸多控制點(diǎn)中確認出靶心是后續工作的基礎，為了工作的簡(jiǎn)便，可以對靶心進(jìn)行特殊處理(比如尺寸不同等)。為了使系統更具一般性和普遍性，通過(guò)算法來(lái)實(shí)現：對每一個(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。

將環(huán)線(xiàn)12等分，設為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的距離和設為D3，則