基于點控制的自動報靶系統(tǒng)研究
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目前普遍使用的物理靶面大多，如圖1所示，物理靶面由靶心和以靶心中心為圓心的一系列環(huán)線等組成。作為基準，靶面圖像中環(huán)線的識別和處理直接影響到報靶精度。在報靶精度要求不高的情況下，一般將圖像中靶環(huán)作為標準的圓來處理。在實際中，由于靶面與光學系統(tǒng)的不垂直及光學系統(tǒng)的畸變，圖像會產(chǎn)生相應的畸變，其結(jié)果是圖像中的環(huán)線并非正圓，所以由上述方法算得到的結(jié)果存在較大的誤差。因此環(huán)形靶面由于其固有缺陷，使報靶精度受到較大影響。
在條件允許的情況下，如果對物理靶面進行改造，或者根據(jù)實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控制的自動報靶系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用標識點作為控制點，其相對靶面中心的位置已知，這些點具有已知半徑，降低了識別難度，一般的噪聲不會對其產(chǎn)生嚴重影響。采用簡單的閾值就可以實現(xiàn)點的分割，大大減小了圖像預處理工作，提高了系統(tǒng)的實時性。針對點控制，文中提出了采用距離加權(quán)平均法來計算靶數(shù)，避免了圖像的幾何矯正工作，同時保證了報靶精度，系統(tǒng)的通用性也大大增強。
1 靶面設計及系統(tǒng)工作原理
相對于傳統(tǒng)方法，基于點控制的自動報靶系統(tǒng)的物理靶面只是在普通靶上增加了一些點，這些點以環(huán)線上的點為圓心，那么，從靶心中心點到這些控制點中心的距離就是該控制點所在靶環(huán)的半徑。每個環(huán)線上平均分布著若干個點，圓環(huán)半徑越小，圓環(huán)上的控制點相對也越密集，計算精度也相對越高。圖2給出了用控制點對環(huán)線進行12等分的靶面示意圖。
系統(tǒng)主要分兩步來完成報靶工作。首先，在射擊前完成對靶面背景圖像的采集和處理。通過閾值將各控制點從背景圖像中分割出來，由于控制點半徑相對很小，圖像畸變對其影響很小，可以采用各控制點的重心作為其中心坐標，然后再從這些點中確認出靶心中心。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行差處理，獲取彈孔圖像，求取彈孔最內(nèi)側(cè)點相對靶心的距離R’，根據(jù)圖像比例關系，計算物理靶面上彈孔距離靶心的實際距離R，靶面上的最大的環(huán)線半徑已知，根據(jù)下式計算靶數(shù)
2 關鍵算法
2．1 靶心的求取
在諸多控制點中確認出靶心是后續(xù)工作的基礎，為了工作的簡便，可以對靶心進行特殊處理(比如尺寸不同等)。為了使系統(tǒng)更具一般性和普遍性，通過算法來實現(xiàn)：對每一個點求取其到其它所有控制點的距離和，其中和最小的這個點即為靶心，下面給出理論依據(jù)。
將環(huán)線12等分，設為D1中心o到小圓a上各點距離平方和。如圖3(a)所示，a1、a2、……、a12分別為分布在小圓上的12個控制點，小圓半徑記為r，則
設D2為中心o到大圓b上各點距離平方和，如圖3(b)所示，b1、b2、……、b12分別為分布在小圓b上的12個控制點，大圓半徑記為R，則
在小圓a上任取一點，不妨取a1點，a1點到小圓其它各點以及到中心o的距離和設為D3，則
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