專利名稱：射箭計(jì)分系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于游戲娛樂的技術(shù)領(lǐng)域，更具體的說本發(fā)明涉及ー種射箭休閑娛樂活動(dòng)的射箭計(jì)分系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
射箭運(yùn)動(dòng)有著悠久的歷史，在古代其作為ー項(xiàng)生存的 基本技能，在人類社會(huì)的發(fā)展中曾經(jīng)起到了非常重要的作用，現(xiàn)如今隨著人類生活水平的提高，射箭運(yùn)動(dòng)逐漸發(fā)展成為ー項(xiàng)娛樂休閑和體育競(jìng)技項(xiàng)目。目前，世界許多國家以及我國的許多城市都將這項(xiàng)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了普及性的推廣，并建立了射箭館。這項(xiàng)運(yùn)動(dòng)的開展以及場(chǎng)地設(shè)施的建設(shè)，不僅有利于專業(yè)運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)水平的提高，而且還提供了有利身心的娛樂活動(dòng)。通常，射箭館、射箭休閑娛樂中心、射箭訓(xùn)練場(chǎng)地的箭靶被設(shè)置在射擊者具有一定距離的地方，并在若干射擊通道中，分別設(shè)置多個(gè)箭射靶。由于距離較遠(yuǎn)，不容易觀察射中的情況。近幾十年來，為了提高競(jìng)技水平，各國都加強(qiáng)了射箭運(yùn)動(dòng)的科學(xué)研究工作，改進(jìn)訓(xùn)練方法，提高器械的質(zhì)量，射箭水平提高的很快；其中自動(dòng)定位、識(shí)別、報(bào)靶系統(tǒng)逐漸成為業(yè)內(nèi)研究和開發(fā)的重點(diǎn)項(xiàng)目。目前的自動(dòng)定位識(shí)別報(bào)靶方法主要有(I)光電自動(dòng)報(bào)靶；(2)超聲傳感器報(bào)靶；(3)電子傳感器報(bào)靶；(4)攝像報(bào)靶等方法。其中光電自動(dòng)報(bào)靶方法又分為紅外、激光和線陣CCD三種，但是光電自動(dòng)報(bào)靶技術(shù)復(fù)雜，價(jià)格昂貴，不適宜用于射箭休閑娛樂活動(dòng)。超聲傳感器報(bào)靶是瑞士設(shè)計(jì)的最先進(jìn)的報(bào)靶系統(tǒng)，具有精度高、不受天氣因素影響的優(yōu)點(diǎn)，但是上述進(jìn)ロ器材價(jià)格相當(dāng)昂貴，顯然不適宜在休閑娛樂活動(dòng)中推廣應(yīng)用，一般僅用于專業(yè)訓(xùn)練和高水平的競(jìng)賽選定用品；而目前的電子傳感器報(bào)靶和攝像報(bào)靶不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)報(bào)靶，使得射箭計(jì)運(yùn)動(dòng)缺乏互動(dòng)性，顯得枯燥乏味。因此，為了推廣射箭運(yùn)動(dòng)必須從趣味性、互動(dòng)性和科學(xué)性出發(fā)，徹底改變?nèi)藗儗?duì)射箭運(yùn)動(dòng)的看法，使得人們?cè)谛蓍e娛樂的同時(shí)還能夠得到身心的放松。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于提供一種射箭計(jì)分系統(tǒng)，通過記錄的著靶點(diǎn)和定位點(diǎn)的位置關(guān)系，確定箭支的著靶位置并做出計(jì)分統(tǒng)計(jì)，同時(shí)將計(jì)分情況以視頻和/或音頻方式報(bào)示出來，以取代人工計(jì)分的方式。本發(fā)明寓教于樂，操作方便且較為經(jīng)濟(jì)，集科學(xué)性、互動(dòng)性、趣味性于一身，使得古老的射箭運(yùn)動(dòng)作為ー種中高檔的休閑、健身運(yùn)動(dòng)出現(xiàn)在人們的視野中和生活中，并且日益煥發(fā)出勃勃生機(jī)。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案
ー種射箭計(jì)分系統(tǒng)，包括箭靶、射箭標(biāo)準(zhǔn)靶紙、圖像采集器、主控電腦主機(jī)、音響設(shè)備和顯示設(shè)備，圖像采集器采集射箭標(biāo)準(zhǔn)靶紙的圖像，并將圖像信息傳輸給主控電腦主機(jī)，主控電腦主機(jī)把完成計(jì)分運(yùn)算和報(bào)靶的結(jié)果通過音響設(shè)備和顯示設(shè)備輸出，其特征在干所述射箭標(biāo)準(zhǔn)靶紙上最外靶環(huán)邊緣設(shè)有N個(gè)定位點(diǎn)，N ^ 3 ;主控電腦主機(jī)內(nèi)部包括射箭計(jì)分控制模塊和計(jì)分報(bào)靶控制模塊，射箭計(jì)分控制模塊用于箭支對(duì)應(yīng)位置信息的確認(rèn)并將位置信息傳輸給計(jì)分報(bào)靶控制模塊，計(jì)分報(bào)靶控制模塊根據(jù)射箭計(jì)分控制模塊傳來的位置信息，計(jì)算箭支離靶環(huán)的距離并判斷出環(huán)數(shù)，完成自動(dòng)計(jì)分和報(bào)靶；所述射箭計(jì)分控制模塊包括革巴盤定位單元、新箭檢測(cè)對(duì)比單元、箭身穩(wěn)定性檢測(cè)單元、新箭位置檢測(cè)單元，祀盤定位單元用于消除圖像變形問題，以箭靶上的N個(gè)定位點(diǎn)為校準(zhǔn)點(diǎn)，確定校準(zhǔn)信息；新箭檢測(cè)對(duì)比単元用于判定箭靶上是否出現(xiàn)新箭；箭身穩(wěn)定性檢測(cè)單元用于檢測(cè)著靶新箭是否有效；新箭位置檢測(cè)單元用于檢測(cè)新箭著靶位置，并結(jié)合靶盤定位単元的校準(zhǔn)點(diǎn)信息，確定新箭位置信息；
作為優(yōu)選地，定位點(diǎn)個(gè)數(shù)N=4 ;更進(jìn)ー步地,定位點(diǎn)為40mmX40mm的正方形。 進(jìn)ー步地，所述主控電腦主機(jī)內(nèi)部還包括預(yù)設(shè)的計(jì)分動(dòng)畫模塊和/或報(bào)分模塊；所述主控電腦主機(jī)內(nèi)部還包括預(yù)設(shè)的射箭歷史模塊、射箭教學(xué)模塊、射箭計(jì)分規(guī)則模塊和/或器材介紹模塊。進(jìn)ー步地，圖像采集器為攝像機(jī)，圖像采集器距離靶紙的距離為1200 mm-4000mm，圖像采集器與靶心的角度為0° -70° ;更進(jìn)ー步地，攝像機(jī)有M個(gè)，其中M彡I。更進(jìn)一歩地，所述射箭計(jì)分系統(tǒng)還包括遠(yuǎn)程觸摸屏設(shè)備。


圖I射箭計(jì)分系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖
圖2射箭計(jì)分系統(tǒng)靶紙及定位點(diǎn)示意圖 圖3射箭計(jì)分控制模塊流程圖 圖4射箭計(jì)分系統(tǒng)教學(xué)模塊入口示例圖
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖進(jìn)一歩詳細(xì)說明。如圖I所示，本發(fā)明所述的射箭計(jì)分系統(tǒng)，包括箭靶、射箭標(biāo)準(zhǔn)靶紙、圖像采集器、主控電腦主機(jī)、音響設(shè)備和顯示設(shè)備，箭靶前方安裝有圖像采集器，采集到射箭的實(shí)時(shí)圖像，每當(dāng)靶面發(fā)生有明顯的變化時(shí)，采集器立即把采集到的圖像上傳到主控電腦主機(jī)，主控電腦主機(jī)內(nèi)部包括射箭計(jì)分控制模塊和計(jì)分報(bào)靶控制模塊，射箭計(jì)分控制模塊用于箭支對(duì)應(yīng)位置信息的確認(rèn)并將位置信息傳輸給計(jì)分報(bào)靶控制模塊，計(jì)分報(bào)靶控制模塊根據(jù)射箭計(jì)分控制模塊傳來的位置信息，計(jì)算箭支離靶環(huán)的距離并判斷出環(huán)數(shù)，完成一次自動(dòng)計(jì)分。當(dāng)圖像采集器檢測(cè)到新箭支后，對(duì)其進(jìn)行定位，再與之前采集的圖像進(jìn)行對(duì)比識(shí)另IJ，將對(duì)比后箭支著靶位置信息傳送到主控電腦主機(jī)，啟動(dòng)主控電腦內(nèi)所設(shè)計(jì)分程序模塊進(jìn)行運(yùn)算，計(jì)算出箭支的著靶環(huán)數(shù)，進(jìn)行累加后，將本次成績和累加后的成績?nèi)匡@示出來，主控電腦主機(jī)將計(jì)分情況以視頻和/或音頻方式報(bào)示出來，從而取代人工計(jì)分的方式，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)報(bào)靶。進(jìn)ー步地，所述主控電腦主機(jī)內(nèi)部還包括預(yù)設(shè)的計(jì)分動(dòng)畫模塊和報(bào)分模塊；為了増加趣味性，計(jì)分結(jié)果根據(jù)所對(duì)應(yīng)的靶環(huán)數(shù)調(diào)出不同的3d動(dòng)畫顯示，并增加ー些詼諧幽默的語言來報(bào)靶，以增加射箭運(yùn)動(dòng)的互動(dòng)性和娛樂性，適時(shí)調(diào)節(jié)射箭場(chǎng)地氣氛。
更進(jìn)一歩地，所述主控電腦主機(jī)內(nèi)部還包括預(yù)設(shè)的具有教學(xué)功能模塊，如射箭歷史模塊、射箭教學(xué)模塊、射箭計(jì)分規(guī)則模塊和器材介紹模塊，通過這些教學(xué)軟件，可以對(duì)射箭活動(dòng)及其規(guī)則有個(gè)清楚的認(rèn)識(shí)，同時(shí)可以熟悉射箭場(chǎng)館和其配套器材的使用；對(duì)于大型射箭娛樂場(chǎng)所，射箭計(jì)分系統(tǒng)還可以加設(shè)遠(yuǎn)程觸摸屏設(shè)備，用手指點(diǎn)擊相關(guān)頁面，就可以進(jìn)入相關(guān)的內(nèi)容，隨時(shí)調(diào)出毎次射箭的歷史記錄或現(xiàn)場(chǎng)視頻記錄，音頻結(jié)果也可以通過耳麥直接傳至射擊者，本發(fā)明實(shí)時(shí)記錄每支箭的著靶位置，方便選手根據(jù)上次射箭的成績來調(diào)節(jié)自己的姿勢(shì)和準(zhǔn)心，以取得更加優(yōu)異的成績。如圖2示出射箭計(jì)分系統(tǒng)靶紙及定位點(diǎn)示意圖，定位點(diǎn)可位于靶紙上最外靶環(huán)的任何位置，只要保證定位點(diǎn)外緣與最外靶環(huán)e的直徑相同，定位點(diǎn)連線交叉為靶環(huán)中心，以射箭標(biāo)準(zhǔn)靶紙上定位點(diǎn)數(shù)等于4為例，在射箭標(biāo)準(zhǔn)靶紙的四個(gè)角上標(biāo)出a、b、c、d四個(gè)定位點(diǎn)，定位點(diǎn)為40mmX40mm的4個(gè)黑色方框，其中平行的兩個(gè)黑框外沿框的距離跟最外靶環(huán)e的直徑相同，ad和be交叉線的節(jié)點(diǎn)定位為靶環(huán)的中心點(diǎn)，各環(huán)為距離相等的同心圓，以靶環(huán)為中心，計(jì)算出各靶環(huán)的相應(yīng)位置，當(dāng)箭支射在某一位置時(shí)，計(jì)算出箭支離靶環(huán)的距離， 然后判斷出環(huán)數(shù)。所述射箭計(jì)分控制模塊包括祀盤定位單元、新箭檢測(cè)對(duì)比單元、箭身穩(wěn)定性檢測(cè)単元、新箭位置檢測(cè)單元，根據(jù)圖3所示的射箭計(jì)分控制模塊流程圖，完成自動(dòng)計(jì)分功能，所述計(jì)分報(bào)靶控制模塊執(zhí)行以下步驟
靶盤定位単元
靶盤定位單元是指定位到箭靶四個(gè)角上的黑方塊，以此作為校準(zhǔn)點(diǎn)對(duì)靶盤進(jìn)行透視變換，從而消除攝像頭角度所造成的靶盤圖像變形問題。具體過程如下
(I)為減少其他噪音的干擾，按從高到低的閾值對(duì)圖像作ニ值化，根據(jù)連通體寬高、相對(duì)位置等信息找到ー個(gè)能夠定位到四個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)的最高閾值。(2)為了能夠在ニ值圖中完整保留箭身信息，按從低到高的閾值對(duì)圖像作ニ值化，根據(jù)連通體寬高及步驟(I)中所定位到的校準(zhǔn)點(diǎn)信息找到ー個(gè)能夠定位到四個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)的最低閾值，以此作為后繼處理的ニ值化閾值。新箭檢測(cè)對(duì)比單元
新箭檢測(cè)對(duì)比單元是指與上一幅從攝像頭獲取的圖像相比，當(dāng)前獲取的圖像上是否出現(xiàn)了新箭。具體過程如下
(I)按照靶盤定位中計(jì)算出的ニ值化閾值對(duì)上一幅圖像和當(dāng)前圖像分別作ニ值化，并用當(dāng)前ニ值化圖像減去上一幅ニ值化圖像，得到差圖像。(2)在差圖像上作連通體分析，根據(jù)寬高、形狀等判斷差圖像上是否有可能存在新
斤ケ
Wi ο箭身穩(wěn)定性檢測(cè)單元
箭身穩(wěn)定性檢測(cè)單元是指檢測(cè)到箭靶上出現(xiàn)新箭后，判斷箭身顫動(dòng)是否已停止，停止后才能檢測(cè)新箭的位置，以減少其他噪音的干擾。具體過程與新箭檢測(cè)對(duì)比單元類似
(I)按照靶盤定位中計(jì)算出的ニ值化閾值對(duì)上一幅圖像和當(dāng)前圖像分別作ニ值化，并用當(dāng)前ニ值化圖像減去上一幅ニ值化圖像，得到差圖像。(2)在差圖像上作連通體分析，根據(jù)寬高、形狀等判斷箭身顫動(dòng)是否已停止。新箭位置檢測(cè)單元新箭位置檢測(cè)單元是指在新箭箭身穩(wěn)定后，檢測(cè)新箭在箭靶上的位置，并結(jié)合靶盤定位得到的校準(zhǔn)點(diǎn)信息計(jì)算新箭對(duì)應(yīng)的分?jǐn)?shù)。具體過程如下
(I)按照靶盤定位中計(jì)算出的ニ值化閾值對(duì)新箭出現(xiàn)前的那幅圖像和當(dāng)前圖像分別作ニ值化，并用當(dāng)前ニ值化圖像減去新箭出現(xiàn)前的ニ值化圖像，得到差圖像。(2)在差圖像上找直線，以此作為候選箭身。由于新箭可能會(huì)造成原有箭的箭身位置發(fā)生變化，因此可能會(huì)多找出ー些錯(cuò)誤的箭身。(3)結(jié)合原先檢測(cè)到的箭身信息將錯(cuò)誤箭身濾除，從而只保留新箭的箭身信息。(4)結(jié)合靶盤定位得到的校準(zhǔn)點(diǎn)信息，對(duì)新箭箭身做透視變換，得到新箭在校正后箭靶圖像上的位置，從而計(jì)算出新箭對(duì)應(yīng)的分?jǐn)?shù)。本發(fā)明所述的射箭計(jì)分系統(tǒng)的圖像采集器為攝像機(jī)，圖像采集器距離靶紙的距離 為1200mm-4000mm，圖像采集器與靶心的角度為0° -70°，以保證所采集到的圖像清晰為準(zhǔn)，圖像采集器所采集到的靶紙圖像占整張圖片的1/2-2/3時(shí)，均可準(zhǔn)確定位其所在靶環(huán)位置，攝像機(jī)個(gè)數(shù)> 1，攝像機(jī)個(gè)數(shù)越多，采集的定位圖片越多，定位數(shù)據(jù)越準(zhǔn)確，還可以從不同的角度來實(shí)時(shí)觀察箭靶的任何變化情況。最經(jīng)濟(jì)實(shí)用選擇兩臺(tái)，如果其中一臺(tái)出現(xiàn)故障，另一臺(tái)仍可以準(zhǔn)確無誤地傳輸圖像信息，同時(shí)兩臺(tái)攝像機(jī)可以互為證明，同時(shí)保存原始圖像，并把每只箭的著靶位置記錄于主控電腦主機(jī)數(shù)據(jù)庫中，以備選手查看分析等，避免人為做弊行為，以保證比賽的公平性。盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同限定。
權(quán)利要求
1.ー種射箭計(jì)分系統(tǒng)，包括箭靶、射箭標(biāo)準(zhǔn)靶紙、圖像采集器、主控電腦主機(jī)、音響設(shè)備和顯示設(shè)備，其特征在于所述射箭標(biāo)準(zhǔn)靶紙上最外靶環(huán)邊緣設(shè)有N個(gè)定位點(diǎn)，N > 3 ;主控電腦主機(jī)內(nèi)部包括射箭計(jì)分控制模塊和計(jì)分報(bào)靶控制模塊，射箭計(jì)分控制模塊用于箭支對(duì)應(yīng)位置信息的確認(rèn)并將位置信息傳輸給計(jì)分報(bào)靶控制模塊，計(jì)分報(bào)靶控制模塊根據(jù)射箭計(jì)分控制模塊傳來的位置信息，計(jì)算箭支離靶環(huán)的距離并判斷出環(huán)數(shù)，完成自動(dòng)計(jì)分和報(bào)靶； 所述射箭計(jì)分控制模塊包括靶盤定位単元、新箭檢測(cè)對(duì)比單元、箭身穩(wěn)定性檢測(cè)單元、新箭位置檢測(cè)單元， 靶盤定位単元用于消除圖像變形問題，以箭靶上的N個(gè)定位點(diǎn)為校準(zhǔn)點(diǎn)，確定校準(zhǔn)信息；新箭檢測(cè)對(duì)比單元用于判定箭靶上是否出現(xiàn)新箭；箭身穩(wěn)定性檢測(cè)單元用于檢測(cè)著靶新箭是否有效；新箭位置檢測(cè)單元用于檢測(cè)新箭著靶位置，并結(jié)合靶盤定位単元的校準(zhǔn)點(diǎn)信息，確定新箭位置信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的射箭計(jì)分系統(tǒng)，其特征在于定位點(diǎn)個(gè)數(shù)N=4。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的射箭計(jì)分系統(tǒng),其特征在于定位點(diǎn)為40mmX40mm的正方形。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的射箭計(jì)分系統(tǒng)，其特征在于所述主控電腦主機(jī)內(nèi)部還包括預(yù)設(shè)的計(jì)分動(dòng)畫模塊和/或報(bào)靶模塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的射箭計(jì)分系統(tǒng)，其特征在于所述主控電腦主機(jī)內(nèi)部還包括預(yù)設(shè)的射箭歷史模塊、射箭教學(xué)模塊、射箭計(jì)分規(guī)則模塊和/或器材介紹模塊。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的射箭計(jì)分系統(tǒng)，其特征在于圖像采集器為攝像機(jī)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的射箭計(jì)分系統(tǒng)，其特征在于圖像采集器距離靶紙的距離為1200 mm-4000 mm，圖像采集器與靶心的角度為O。-70°。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的射箭計(jì)分系統(tǒng)，其特征在干攝像機(jī)有M個(gè)，其中MSI。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的射箭計(jì)分系統(tǒng)，其特征在于所述射箭計(jì)分系統(tǒng)還包括遠(yuǎn)程觸摸屏設(shè)備。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種射箭計(jì)分系統(tǒng)，包括箭靶、射箭標(biāo)準(zhǔn)靶紙、圖像采集器、主控電腦主機(jī)、音響設(shè)備和顯示設(shè)備，利用圖像采集器實(shí)時(shí)地把采集到的圖像上傳到主控電腦主機(jī)，通過記錄的著靶點(diǎn)和定位點(diǎn)的位置關(guān)系，算出箭支的著靶位置并做出計(jì)分統(tǒng)計(jì)，主控電腦主機(jī)同時(shí)將計(jì)分情況以視頻和/或音頻方式報(bào)示出來，以取代人工計(jì)分的方式。本發(fā)明的射箭計(jì)分系統(tǒng)寓教于樂，操作方便且較為經(jīng)濟(jì)，集科學(xué)性、互動(dòng)性、趣味性于一身，使得古老的射箭運(yùn)動(dòng)作為一種中高檔的休閑、健身運(yùn)動(dòng)出現(xiàn)在人們的視野和生活。
文檔編號(hào)A63B71/06GK102688587SQ20121020007
公開日2012年9月26日 申請(qǐng)日期2012年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月18日
發(fā)明者余先強(qiáng), 馮光平 申請(qǐng)人:北京方格世紀(jì)科技有限公司