一种基于图像识别的射击自动报靶系统[发明专利]

*CN103353259A*

(10)申请公布号(10)申请公布号 CN 103353259 A(43)申请公布日 2013.10.16

(12)发明专利申请

(21)申请号 201310249220.3(22)申请日 2013.06.22

(71)申请人太仓博天网络科技有限公司

地址2100 江苏省苏州市太仓市经济开发

区北京西路6号(72)发明人苏淳

(74)专利代理机构江苏致邦律师事务所 32230

代理人陈臣(51)Int.Cl.

F41J 5/00(2006.01)G06K 9/00(2006.01)

权利要求书1页 说明书3页 附图1页权利要求书1页 说明书3页 附图1页

()发明名称

一种基于图像识别的射击自动报靶系统(57)摘要

一种基于图像识别的射击自动报靶系统，该系统采用图像处理的方法进行靶环的自动识别计算，该系统包括：前端报靶模块，由CCD摄像头、图像接收、图像数据缓存(SDRAM)、DSP芯片、收/发模块、显示终端组成，接收控制中心的指令，控制图像采集的正确动作，完成图像识别并将射击成绩通过无线网络送到控制中心；控制中心，产生和维护射击比赛的数据库、管理比赛进程、完成射击人员设置及秩序的排列、打印比赛成绩和其它报表并兼做整个系统网络的服务器，协调整个系统的运行，提供远程查询。

CN 103353259 ACN 103353259 A

权 利 要 求 书

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1.一种基于图像识别的射击自动报靶系统，该系统采用图像处理的方法进行靶环的自动识别计算，其特征是，该系统包括：

前端报靶模块，由CCD摄像头、图像接收、图像数据缓存(SDRAM)、DSP芯片、收/发模块、显示终端组成，接收控制中心的指令，控制图像采集的正确动作，完成图像识别并将射击成绩通过无线网络送到控制中心；

控制中心，产生和维护射击比赛的数据库、管理比赛进程、完成射击人员设置及秩序的排列、打印比赛成绩和其它报表并兼做整个系统网络的服务器，协调整个系统的运行，提供远程查询。

2.根据权利要求1所述的一种基于图像识别的射击自动报靶系统，其特征是，所述前端报靶模块包含信息采集存储，图像的预处理，图像的阈值分割，计算弹孔环数。

3.根据权利要求1所述的一种基于图像识别的射击自动报靶系统，其特征是，所述前端报靶模块中采集存储采用DMA传输技术对CCD信号进行处理实现对CCD数字信号的调整采集存储。

4.根据权利要求1所述的一种基于图像识别的射击自动报靶系统，其特征是，所述信息采集存储（DMA）执行下列步骤：

（1） 8D暂存器的输出控制端接R/W信号，R/W信号还通过8个8线三态暂存器控制DMA和计算机数据总线通道，两个8拍分配器输出时序相同，地址发生器为16位，低3位输入8拍分配器，高13位输入RAM，所以每8个时钟脉冲8组RAM地址同时升一位；

（2） 对于依次输入的CCD视频数值信号的每一位，只能由被8拍分配器置“+”的一组8D暂存器转存，转存时间为20ns，转存的数字信号包括转存时的稳定过程，由于8D暂存器的输出端处于允许输出状态，会一并出现在输出线上，但此时与上述8D暂存器相应的RAM处于选择之外(CS=1)，RAM处于拒存状态，当且仅当下一个时钟输入后，才处于写入状态，因此，对于每一次输入到CCD的数值信号仅用20ns存入暂存器，同时开始对RAM写入，对RAM的写入时间长达700ns，实现数据高速传输。

5.根据权利要求1所述的一种基于图像识别的射击自动报靶系统，其特征是，所述图像的预处理采用中值滤波，有效的滤出靶图中的噪声，改善靶图的质量。

6.根据权利要求1所述的一种基于图像识别的射击自动报靶系统，其特征是，所述图像的阈值分割采用多阈值分割的方法，靶图中有三个地方的灰度有明显的区别：靶盘、靶环线和背景、弹孔，其中弹孔的灰度最大靶环线次之。

7.根据权利要求1所述的一种基于图像识别的射击自动报靶系统，其特征是，所述计算弹孔环数采用Hilditch提出的细化算法。

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CN 103353259 A

说 明 书

一种基于图像识别的射击自动报靶系统

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技术领域

本发明属于图像识别技术领域，具体涉及一种采用了图像处理的方法进行靶环的

自动识别计算的报靶系统。

[0001]

背景技术

随着信息技术的进步，电脑网络及相关技术正快速融入体育领域。在目前的射击

比赛中,报靶主要依赖人工判读或机械式测定，其过程繁琐，效率低，耗费人力，采集成绩也不够准确，容易引起争议。

[0003] 本发明采用了图像处理与嵌入式技术相结合的方法，设计一种基于DSP技术的射击自动报靶系统。它将现代计算机技术、有线/无线网络接入技术、数据库设计技术、图像采集和处理技术以及嵌入式开发技术融入到该设计方案中，集成度较高，造价低，操作简洁，易于布局。

[0002]

发明内容

本的发明目的是提供一种基于图像识别的射击自动报靶系统来克服传统人工报靶的一些弊端，保障比赛的公正性、可靠性和快速便捷。 [0005] 实现本发明目的的技术方案是：一种基于图像识别的射击自动报靶系统，该系统采用图像处理的方法进行靶环的自动识别计算，其特征是，该系统包括：前端报靶模块，由CCD摄像头、图像接收、图像数据缓存(SDRAM)、DSP芯片、收/发模块、显示终端组成，接收控制中心的指令，控制图像采集的正确动作，完成图像识别并将射击成绩通过无线网络送到控制中心；

控制中心，产生和维护射击比赛的数据库、管理比赛进程、完成射击人员设置及秩序的排列、打印比赛成绩和其它报表并兼做整个系统网络的服务器，协调整个系统的运行，提供远程查询。

[0006] 作为本发明的进一步改进，所述前端报靶模块中采集存储采用DMA传输技术对CCD信号进行处理实现对CCD数字信号的调整采集存储。 [0007] 作为本发明的进一步改进，所述信息采集存储（DMA）执行下列步骤：（1）8D暂存器的输出控制端接R/W信号，R/W信号还通过8个8线三态暂存器控制DMA和计算机数据总线通道，两个8拍分配器输出时序相同，地址发生器为16位，低3位输入8拍分配器，高13位输入RAM，所以每8个时钟脉冲 8组RAM地址同时升一位；

（2）对于依次输入的CCD视频数值信号的每一位，只能由被8拍分配器置“+”的一组8D暂存器转存，转存时间为20ns，转存的数字信号包括转存时的稳定过程，由于8D暂存器的输出端处于允许输出状态，会一并出现在输出线上，但此时与上述8D暂存器相应的RAM处于选择之外(CS=1)，RAM处于拒存状态，当且仅当下一个时钟输入后，才处于写入状态，因此，对于每一次输入到CCD的数值信号仅用20ns存入暂存器，同时开始对RAM写入，对RAM的写入时间长达700ns，实现数据高速传输。

[0004]

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说 明 书

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作为本发明的进一步改进，所述图像的预处理采用中值滤波，有效的滤出靶图中

的噪声，改善靶图的质量。

[0009] 作为本发明的进一步改进，所述图像的阈值分割采用多阈值分割的方法，靶图中有三个地方的灰度有明显的区别：靶盘、靶环线和背景、弹孔，其中弹孔的灰度最大靶环线次之，设两个阈值为Y1、Y2，按照上述理论，取阈值后的图像可定义为：

这样就非常清楚的把靶盘、靶环线、弹孔分离出来，方便了后续的判靶工作。 [0010] 作为本发明的进一步改进，所述计算弹孔环数采用Hilditch提出的细化算法，定义像素p的八邻域pi(0≤i≤7)联结数为：Nc＝Σ(Nk-1,Nk,Nk+1,NK+2),k∈s＝{0,2,4,6}当八邻域中pi≤1时，Ni＝0，否则Ni＝1，像素p的联结数Nc＝1时称p为多重像素。

当目标像素P同时满足下列条件：P0+P2+P4+P6≤3;Nc＝1；Pi中至少有一个未标记的目标像素；

P2＝1或

P4＝1或

则像素p为可删除像素（例如标记为m），当一遍扫描

结束后，把所有标记为m的像素并行地删除，得出细化图线。 [0012] 得到靶环线后，以靶心为中心按照一定的方向扫描靶环值，然后做平均计算，得出靶环线各环的半径ri，最后根据中值滤波中分离出来的弹孔，扫描得到弹孔的孔心（M，N），弹孔到靶心的距离可由下面的公式求得：

将DR与计算出来的靶环线半径ri对比，确定弹孔在哪个环内，从而得出射击成绩。 [0013] 本发明采用了图像处理的方法进行靶环的自动识别计算，射击现场的信息发布通过无线网络接入传输实现，提高了系统的适用性。该系统克服了传统人工报靶的一些弊端，在公正性、可靠性、快速便捷诸方面有一定优势，在射击比赛现场处理中，能够达到比较理想的效果。

[0014] 本发明的有益效果在于：

（1）DSP采用16位的哈佛总线(HARVARD)结构，高度并行运算，具有40MPIS指令执行速度，具有乘累加指令，使得指令运算效率高、速度快；

（2）外置同步采集模块，减少了DSP的资源损耗，缩短了控制周期，提高了控制精度； （3）系统使用了无线网络接入，保证通信的高度可靠性和稳定性； （4）整体系统克服了传统人工报靶的诸多弊端，能为各级别的运动会射击项目提供智能作业平台，对提高射击运动员的训练水平以及射击竞赛管理的自动化程度有重要意义。 附图说明

[0015]

图1是本发明实施例1自动报靶系统结构示意图；

图2是本发明实施例1自动报靶系统中DMA原理图。

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说 明 书

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具体实施方式

[0016] 下面结合附图和实施例做进一步说明。 [0017] 如图1所示，一种基于图像识别的射击自动报靶系统，该系统采用图像处理的方法进行靶环的自动识别计算，其特征是，该系统包括：

前端报靶模块，由CCD摄像头、图像接收、图像数据缓存(SDRAM)、DSP芯片、收/发模块、显示终端组成，接收控制中心的指令，控制图像采集的正确动作，完成图像识别并将射击成绩通过无线网络送到控制中心；

控制中心，产生和维护射击比赛的数据库、管理比赛进程、完成射击人员设置及秩序的排列、打印比赛成绩和其它报表并兼做整个系统网络的服务器，协调整个系统的运行，提供远程查询。

[0018] 具体实施步骤如下：

（1）控制中心根据数据库中的赛事秩序将运动员的姓名、号码、靶位号传送到前端，运动员就位并核对无误后，等裁判员射击指令发出后即可射击；

（2）DSP进行图像采集、识别，在显示终端上给出射击成绩同时将成绩连同靶位号、运动员姓名和号码、射击时间等相关信息通过无线网络送到控制中心。

[0019] 实现CCD数字信号的高速采集存储是本设计的关键技术。设计中采用DMA传输技术对CCD信号进行处理，原理如图2所示，DMA由8只8D暂存器和相应的8组RAM以及地址发生器三部分组成，RAM的容量可依据需要选择，在图示情况下，RAM为8kb*8，可存储24行CCD视频数字信号，8D暂存器可利用74HC系列，如74HC373，其数字建立时间为20ns。 [0020] 所述信息采集存储（DMA）执行下列步骤：

（1）8D暂存器的输出控制端接R/W信号，R/W信号还通过8个8线三态暂存器控制DMA和计算机数据总线通道，两个8拍分配器输出时序相同，地址发生器为16位，低3位输入8拍分配器，高13位输入RAM，所以每8个时钟脉冲8组RAM地址同时升一位；

（2）对于依次输入的CCD视频数值信号的每一位，只能由被8拍分配器置“+”的一组8D暂存器转存，转存时间为20ns，转存的数字信号包括转存时的稳定过程，由于8D暂存器的输出端处于允许输出状态，会一并出现在输出线上，但此时与上述8D暂存器相应的RAM处于选择之外(CS=1)，RAM处于拒存状态，当且仅当下一个时钟输入后，才处于写入状态，因此，对于每一次输入到CCD的数值信号仅用20ns存入暂存器，同时开始对RAM写入，对RAM的写入时间长达700ns，实现数据高速传输。

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说 明 书 附 图

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图1

图2

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