[本科毕业设计] 基于机器视觉的射击竞赛自动报靶系统设计

本科毕业设计论文本科毕业设计论文 课题名称课题名称 基于机器视觉的射击竞赛自动报靶系统设计基于机器视觉的射击竞赛自动报靶系统设计 学生姓名学生姓名 程倩倩程倩倩 学号学号 20042070 20042070 专业名称专业名称 通信工程通信工程 指导教师姓名指导教师姓名 范新南范新南 申请学位级别申请学位级别 工学学士工学学士 学位授予单位学位授予单位 河海大学河海大学 论文提交日期论文提交日期 2002008 8 年年 6 6 月月 计算机及信息工程学院（常州）计算机及信息工程学院（常州） 河海大学学士学位论文 基于机器视觉的射击竞赛自动报靶系统设计 I 摘 要 随着信息技术的迅猛发展，机器视觉技术已成为科学与工程领域不可缺少的 强有力工具。基于机器视觉的自动报靶系统，在公正、实时、安全、简单、成本 和精度方面，比人工报靶和电子靶具有绝对优势，对提高我国整体射击水平有重 要意义。 自动报靶软件是用 VC+ 6.0 编程实现的，它能够完成图像采集、自动识别并 判靶，成绩数据库自动管理，解决子弹脱靶和弹孔完全重叠的问题，同时具有良 好的人机交互界面；自动报靶硬件设计包括背面照明、图像采集、图像显示和视 频监控。 为增强自动报靶系统的精确、实时、适应和可观赏性，本文使用背面照明来 突出弹孔，Hough变换与椭圆特征相结合的算法来求中心，减影法实现弹孔快速 分割，模板匹配法实现缺损弹孔的修正和定位，视频监控观来观看射击比赛的现 场直播，同时选择了弹孔的周长、面积和不变矩作为最大最小距离法聚类分析时 的特征，最后依据畸变后弹孔和环线相对位置未变的特征来计算环值。本系统可 以在比赛开始前就识别出靶心和环线半径，并依据两种评分标准设计了两种环值 计算方法。 实验证明：当靶图发生明显投影畸变时，它可以实时的对单个和重叠弹孔进 行报靶，精确到 0.01；它可以实时的对产生的随机形状的多个弹孔进行正确聚类。 关键字：图像处理；图像差影；Hough变换；不变矩；模板匹配；聚类分析； 自动报靶 河海大学学士学位论文 Abstract II Abstract With fast development of information technology, computer vision has been a powerful tool in science and engineering field. An automatic scoring system based on computer vision is superior to the traditionally artificial counting and electronic dartboard on efficiency, real-time, safety, simplicity, cost and accuracy, which makes great sense in improving the national shooting level. The auto-scoring software, programmed by Visual C+ 6.0, could capture target images, auto-count target results and auto-manage scoring, owning friend man-machine interface. It also successfully solves the problems of off-target and entirely overlapping holes. The hardware designs backlight illumination, image acquisition, image display and video surveillance. To improve automatic target-scoring systems accuracy, real-time and adaptability and to make shooting games more enjoyable, the paper uses backlight illumination to stand out bullet holes. Hough transform and ovals characteristic are combined to recognize the center. Subtraction method is used to quickly and accurately segment target holes and template match method is used to amend and locate the hole. Audience could enjoy the whole real match by video surveillance. Marked-holes area, perimeter and moment invariants are extracted as cluster features, when it uses the method of the maximum and minimum distance. When acquired images are distorted, because the relative position between holes and rings dont change, the feature is used to compute the target scoring. The system could well recognize the scoring rings and the targets centre before the game，and two auto scoring methods are designed, according to two different grading methods . When the obtained target was obviously distorted, the experimental result shows that the system could recognize the overlapping and single holes on real time and the result could accurate to 2 decimal places. It also correctly clusters random shape holes on the target. Key Words:Image Processing;Image Subtraction;Hough Transform;Moment Invariant; Template Match; Cluster Analysis; Automatic Scoring; 河海大学学士学位论文 基于机器视觉的射击竞赛自动报靶系统设计 III 目录 第 1 章 绪论 . 1 1.1 研究背景 . 1 1.2 国内发展和研究状况 . 2 1.2.1 光电自动报靶 . 2 1.2.2 声电定位自动报靶 . 3 1.2.3 光纤编码自动报靶 . 3 1.2.4 基于机器视觉的自动报靶 . 3 1.3 本文主要研究内容及章节安排 . 2 第 2 章 自动报靶系统的总体设计 . 7 2.1 系统总体设计方案. 7 2.2 硬件系统设计 . 8 2.2.1 机器光源设计 . 8 2.2.2 图像采集设计 . 10 2.2.3 视频监控设计 . 11 2.3 软件系统设计 . 12 2.3.1 MFC 编程简介. 12 2.3.2 自定义的DIB 函数库 . 13 2.3.3 软件设计流程图 . 14 第 3 章 靶图获取及预处理 . 16 3.1 靶图像存储格式选择 . 16 3.2 BMP 位图结构 . 16 3.3 靶图像采集的软件设计 . 19 3.4 靶图像预处理 . 20 3.4.1 图像滤波及其软件实现 . 21 3.4.2 图像锐化及其软件实现 . 22 3.4.3 数学形态学及其软件实现 . 24 3.4.4 轮廓提取与轮廓跟踪及其软件实现 . 27 3.4.5 阈值分割及其软件实现 . 29 3.4.6 图像差影及其软件实现 . 30 河海大学学士学位论文 目录 IV 3.5 靶图像预处理实现. 31 3.5.1 靶心分割预处理流程图及实现 . 31 3.5.2 环线分割预处理流程图及实现 . 32 3.5.3 弹孔分割预处理流程图及实现 . 33 第 4 章 图像识别和环值判定 . 35 4.1 靶心识别及算法实现 . 35 4.1.1 三点法求圆心 . 35 4.1.2 四点法求靶心 . 36 4.1.3 霍夫变换求靶心 . 37 4.2 环线识别及算法实现 . 39 4.3 弹孔识别及算法实现 . 40 4.3.1 模板匹配法 . 40 4.3.2 聚类分析法 . 42 4.3.3 弹孔中心和最内侧点的识别 . 48 4.4 环值判定 . 49 4.4.1 坐标变换法 . 49 4.4.2 相对变形法 . 50 4.4.3 比例法 . 51 第 5 章 实验过程及结果分析 . 53 5.1 自动报靶实验过程. 53 5.2 结果分析 . 54 5.2.1 报靶精度和实时性 . 54 5.2.2 脱靶和几乎完全重叠 . 56 第 6 章 总结 . 57 致谢. 58 参考文献 . 59 附录 A . 62 附录 B . 71 河海大学学士学位论文 基于机器视觉的射击竞赛自动报靶系统设计 1 第 1 章 绪论 1.1 研究背景 射击运动是世界公认的有利于身心健康的运动，以其高雅、清新、自然、健 康等特点，深受世界各国人民的喜爱。射击运动由来已久，并且在民用和军事上 都占有重要和特殊的地位。1984 年 7 月 29 日，对于所有关注中国关心奥运的人 来讲都是一个特别的日子，在美国洛杉矶举行的第 23 届奥运会上，中国运动员 徐海峰为中国夺得男子手枪速射金牌，实现了中国在奥运史上金牌零的突破。在 这届奥运会上，中国队共夺得 15 枚金牌，列金牌总数第 4，可谓不鸣则已，一 鸣惊人，为祖国争得了荣誉。2008 年 8 月 8 日的北京奥运会将会在两个月后的 北京隆重开幕，那是全体中国人的骄傲，希望中国射击队的运动健儿们克服困难 取得佳绩，为我们伟大的祖国争光。 优秀的成绩，离不开刻苦的训练，更离不开先进的现代化设施。然而，摆在 我们面前的现实是残酷的，国外研制成功的先进自动报靶设备已经非常精确，而 我国自主研发的实用的自动报靶系统却很少。目前，从国外引进的单台自动报靶 设备的价格很高，构成一个训练体系又需要几十台设备，有时还要进行现代化训 练场地改造，所需总费用是额外得高 【1】。因为引进的设备成本太高，所以现在 国内绝大多数射击馆平时的训练和初中期的选拔赛依旧采用传统人工目测的方 法来统计成绩。在总决赛时才会舍得使用高价购买的自动报靶机，可是运动员们 往往因为不适应它而影响发挥。 现在射击比赛用的最多的成绩统计方法仍是人工 目测 【2】，即按照弹孔触及的计分区或环的高值计分，精确到个位。当遇到弹孔 边沿与环相切或弹孔重叠时，要用环值测量器来判断。这种报靶方式存在的严重 问题是可靠性、公正性、安全性及效率不高，需要严密地监控比赛流程，方能保 证比赛的正常进行。这种传统人工报靶方法，非常不利于对运动员竞技水平的评 估，根本不能满足现代化射击训练要求，严重制约了我国射击水平的迅速、科学 的提高。 2008年北京奥运会将使用从国外引进的SA9003型电子靶，一种电子控制的 依靠声波学定位原理计算弹着点环值的靶系统，它模拟可见的纸靶，确定用不同 记号或“黑点”表示的这些被子弹击打的部位到靶心的位置。 这种新型系统的特 点是成本奇高、系统复杂，调试困难，需要专业人员现场调试并指导运转，目前 尚不能把这种系统用在日常训练和地方性的预决赛中。同时，随着人民生活水平 的不断提高，实弹射击的娱乐项目越来越得到广泛地开展，为了使这项运动能够 河海大学学士学位论文 绪论 2 更具有吸引力，发挥更大的经济效益，对射击运动中自动报靶系统的研究就显得 十分必要 【3】。自动报靶系统在提高射击效率、节省人力、避免报靶时的人员伤 亡的同时，并且能够自动统计并打印射击成绩，确保射击成绩的真实可靠，实现 快速、精确的落点报告。 由此可见，我国急需自主研发出一种经济实用、精度高的新产品，来改善我 国射击运动的整体训练水平，提高射击训练管理的自动化程度。这种产品能够将 射击运动中各个项目合理的集成在一套系统中，实现准确的自动报靶，同时又能 方便地进行赛程、运动员信息和成绩统计的管理。应用这样的智能化自动报靶系 统可以在节省人力、提高效率的同时，保障靶场人员的安全，可以提高射击运动 的自动化程度，方便运动员的训练和比赛；同时又可以在更大程度上展现射击运 动的魅力，提高比赛的观赏性 【4】。现在成本低，精度高和适应能力强的智能自 动报靶系统已经成为大家共同研究的目标，该系统发展潜力非常大，对提高全国 的射击水平起着决定性的促进作用。 1.2 国内发展和研究状况 当前，国内问世的相关产品主要分为三类：电子类、模拟类和视频类。电子 类产品虽然精度高，但由于使用电子靶耗材高，正逐步被淘汰；模拟类产品使用 方便、精度高，但只能进行模拟训练，某些产品需对训练场地进行大量改造，投 入费用高，此产品局限性较大，难以推广普及；视频类产品耗材低、一般不须改 造场地、能够进行实弹射击训练，能够大范围使用，但一般产品精度低、对环境 的适应性较差。下面列举了目前实际应用较多的几种自动报靶系统(光电自动报 靶、声电定位自动报靶、光纤编码自动报靶、基于机器视觉的自动报靶)的特点， 并进行了优劣比较 【5】 ，最后分析了自动报靶的发展方向 。 1.2.1 光电自动报靶 在光电自动报靶系统中，为计算弹着点坐标，确定成绩，需建立一个计算模 型。光电坐标靶模型设汁可以借用平面坐标，用一个圆去进行模拟，每一个激光 网格就是不同直径的圆上的一个点 【6】。它的数学描述为 222 ry x，其中r是圆 的半径，其中a为圆的半径。当子弹穿过激光网格时，会切断处于横向和纵向激 光束，从而使处于这两个方向的接收激光束的激光二极管产生一个脉冲，实际上 就是确定了方程中的x和y的值，从而确定了圆的半径a，这样可以得出相应的成 绩 【7】。 光电坐标靶的主要优点就是它不依赖于靶纸，更不依赖于环境，使打靶训练 河海大学学士学位论文 基于机器视觉的射击竞赛自动报靶系统设计 3 可以做到快速、安全、高效、准确。光电坐标靶可能存在的问题是所用的激光接 收器如果是普通的光电二极管，其响应速度可能难以满足实时性要求， 反之若采 用高精度的激光二极管必然会对系统的成本产生较大的影响 【5】。 1.2.2 声电定位自动报靶 声电坐标靶的测量原理：在一个矩形框架上装有若干个声电传感器，弹头从 框架内穿过时， 冲击框架内的空气使之产生扰动， 形成一个冲击波向周围扩散(弹 头穿过点即为波源)，离波源最近的传感器最先捕捉到该波，启动检靶仪开始计 时，其余各传感器依次接收到该波，这样就获得若干个时间差，通过这些时间差 及弹头速度(波速)，进行运算处理，就可以确定弹头穿过位置，把这个框架作为 射击靶，就可以确定弹头在靶子上的落点 【8】 。 声电定位坐标靶的主要优点在于测量精度高，与光照条件无关，可以全天候 工作。利用声电定位原理所做报靶系统虽然精度相对较高，但其存在一个很大的 问题，即相邻靶位射击可能存在较大的相互干扰。即使是同一靶位，如果先后两 发弹丸相隔时间较短， 也可能产生类似情况的干扰， 同理环境噪声的强度若较大， 也会存在同样的问题 【5】 。 1.2.3 光纤编码自动报靶 光纤编码自动报靶是根据天幕靶的探测原理，利用光纤编码机构，将光学靶 面分成足够小的单元，从而来判断子弹落靶的坐标。它的技术关键是解决好探测 距离和分辨精度的矛盾，因此采用两组不同焦距的镜头平行安装，各自形成一个 光学靶面。短焦镜头靶面大，但分辨精度低，主要用于试验前弹着点的调整；长 焦镜头靶面小，但分辨精度高，可用于弹头散布精度测试。前提是首先要利用短 焦镜头形成的大靶面，将弹头散布范围调整到长焦镜头形成的小靶面内 【5】 。 光纤编码的突出优点是靶面为开放式，空中没有遮挡物，便于射手校枪；触 发方式采用内触发，系统组成比较简单。但缺点是两组镜头制作工艺比较复杂， 成本高，而且还增加了试验过程，试验前首先要将弹着点的散布范围调整到长焦 镜头靶面内，但这一点对远距离精度试验来说是比较困难的；另外靶位要有供电 电源和掩体， 供设备和操作人员使用， 射手也不能及时知道弹道点的散布范围 【9】 。 1.2.4 基于机器视觉的自动报靶 “机器视觉”又称图像处理技术，它是将被测对象的图像作为信息的载体，从 河海大学学士学位论文 绪论 4 中提取有用的信息来达到测量的目的，具有非接触、高速度、测量范围大、获得 的信息丰富等优点。通过 CCD 摄像头与光学系统和数字处理系统的结合，可实 现不同的检测要求。CCD 元件可理解为一个由感光像素组成的点阵，因此面阵 CCD 的每个像素都一一对应了被测对象的二维图像特征，即通过对像素点成像 结果的分析可以间接分析对象的图像特征 【10】。 数字图像处理是模式识别、计算机视觉、计算机图形学、图像通信、多媒体 技术、人工智能、神经网路和专家系统等学科的基础，是一门涉及多领域的交叉 学科。随着电子技术和计算机技术的不断提高和普及，制约图像处理技术发展的 瓶颈问题得到解决，数字图像处理技术已成为当前研究热点，其应用领域越来越 广泛，显示出了巨大的发展潜力和广阔的应用前景 【11】。 基于机器视觉的自动报靶系统一般由普通纸靶、图像采集、图像预处理、图 像识别，数据管理和用户界面六个部分组成。基于图像处理的自动报靶系统总体 设计的流程图如图 1.1 所示： 圆形靶圆形靶摄像头摄像头图像采集图像采集 前端图像采集前端图像采集 图像预处理图像预处理 环线识别环线识别 环值计算环值计算 弹孔识别弹孔识别 靶心识别靶心识别数据库管理数据库管理 后端图像识别后端图像识别 图 1.1 基于图像处理的自动报靶流程图 人的眼睛具有主观性、局限性、缺乏持久性和模糊性。基于机器视觉的自动 报靶系统用的是“电子眼”，它会代替报靶人员的眼睛，在整个实弹射击过程中不 间断的对靶画面进行观测，变得更可靠、更客观、更公正。摄像头将采集到的视 频信号，送到计算机的图像采集卡，经处理后得到原始数字图像。从原始图像信 息中提取有用的信息前，要对其进行图像预处理包括灰度变换、直方图变换、滤 除噪声，图像增强、腐蚀膨胀等来突出感兴趣的目标或者增强图像各部分之间的 对比度来达到所需要的视觉效果 【12】。圆形靶纸的靶面参数主要包括靶心坐标位 置、靶心半径和成像比例。自动报靶系统软件设计的关键就是利用靶图和弹孔的 特征分割识别出环线、 靶心、 弹孔和计算出精确的环值： 可以运用模板匹配法 【13】 、 阈值分割法 【14】、小波变换【15】、神经网络、模糊识别等方法识别出弹孔；可以 运用 Hough变换 【16】、重心法、最小二乘法等识别出靶心；得到弹孔位置后，再 河海大学学士学位论文 绪论 2 与靶面参数相结合，利用其相对几何关系就可计算出射击成绩；最后成绩统计数 据库完成射手成绩的管理，统计和保存。 该系统的缺点在于不能保证摄像头和靶纸之间的严格垂直， 以至靶环数并不 随距离成线性变换， 并且靶纸的微小起伏也会破坏线性的性质 【5】。 另外由于 CCD 的光敏感性，环境光对图像的质量有很大的影响，增加了图像处理的难度。图像 处理算法的好坏直接决定报靶的准确性和精确度和实时性。 一般基于图像处理的自动报靶设备具有价格低的优点， 可是报靶精度和实时 性往往不能同时达到要求。针对以上遇到的难题，我们可以通过改进算法来提高 识别的精度，对硬件设施进行小的改造来提高所获得靶的原图像的质量，减少后 期图像处理的工作，提高实时性。改进后的该种系统既能够应用于正规的比赛场 合，又可以应用于平时的射击训练，还可以用于娱乐场所，可以提高全国整体的 射击水平，发展潜力很大。因此成本低，精度高和适应能力强的智能自动报靶系 统成为大家共同研究的目标。 由于光电自动报靶、 声电定位自动报靶和光纤编码自动报靶在技术上或成本 上的不足，限制了其作为日常射击训练和小型比赛使用的普遍性。基于机器视觉 的自动报靶系统采用的是普通的靶纸和摄像头， 在价格上比其它三种自动报靶系 统有着绝对的优势，且随着图像处理新技术和新方法的不断提出，在报靶精度和 适应性上也在逐步满足比赛和训练的要求，同时它操作和调试起来都很简单，使 得它能被大家普遍接受，市场广阔。 1.3 本文主要研究内容及章节安排 本系统的操作平台是 Windows XP，编程平台采用的是 Vc+ 6.0，图形编程 平台是自己重新编写的 DIB 函数库。本文研究的目的是设计出精度高、成本低、 实时性强和互动性强，能够满足射击比赛要求的自动报靶系统。该系统具有图像 采集、图像处理、图像识别、自动报靶、成绩管理、液晶大屏幕显示、打印、计 时、语音通信、视频传输等功能。靶图处理和识别是整个自动报靶系统的核心， 预处理和识别算法的好坏直接影响到报靶结果的精确性和实时性。 因此本文主要 介绍了自动报靶软件设计的原理、难点、算法及处理流程，同时介绍了自动报靶 系统的总体结构方案和硬件系统的组成方案。本文各章内容具体安排如下： 第一章绪论：主要介绍了本课题研究的背景、内容及意义。 第二章自动报靶系统的总体设计：首先介绍了系统的总体设计方案，接着对 硬件平台中光源设计、图像采集和视频传输进行了简单叙述，最后介绍了自定义 的 DIB 函数库和软件设计的流程图。 河海大学学士学位论文 绪论 6 第三章靶图获取和预处理：靶图的存储格式是 BMP，本章节首先介绍了它 的结构，因为只有掌握了 BMP 的结构，才能实现对靶图的数字图像预处理，同 时讲解了图像采集软件的编写和所采用的主要的图像预处理方法的理论及软件 实现。采用的预处理包括图像灰度变化、图像滤波、图像锐化、图像差影、图像 阈值分割、数学形态学、图像边缘提取与跟踪等。本章的最后详细地分析了实现 黑色靶盘、环线、弹孔分割的预处理流程图以及其预处理软件实现效果图。 第四章图像识别和环值判定：本章节对靶心识别、环线半径识别、弹孔识别 以及环值计算所采用的不同算法进行了比较论证， 详细的阐述了各种算法的原理 和软件编程实现。 在环线半径识别时， 为了排除垂直方向上一些数字噪声的影响， 将细化后的环线旋转了 45 度。在靶心和弹孔中心的识别中，选择了基于 Hough 变换与图形几何特征相结合的算法， 把得到的单像素构成的环当作近似椭圆求得 它的中心，提高了识别的精度和减少了计算量。对单个弹孔进行分割时，采用的 是二值化后的标准弹孔作为匹配模板，克服了因光线强度不同所造成的误差；对 多个弹孔进行分割时，选择了弹孔的面积、周长和不变矩作为特征，再依据最大 最小距离法对其进行自动聚类分析。经比较，环值计算时选择了适应性强，报靶 精度高的相对变形法。 第五章实验过程及结果分析： 主要介绍了整个自动报靶的模拟过程并对同一 组比赛数据进行了人工报靶和自动报靶。经比较后发现，本文采用的自动报靶方 式能够克服明显投影畸变所造成的误差，提高了报靶精度，能够正确识别重叠的 弹孔，并考虑和解决了脱靶和弹孔完全重叠的情况。 第六章总结：本章节对本文所研究的内容进行了小结。 河海大学学士学位论文 基于机器视觉的射击竞赛自动报靶系统设计 7 第 2 章 自动报靶系统的总体设计 2.1 系统总体设计方案 射击靶位射击靶位1 1射击靶位射击靶位1010 并排有十路相同系统并排有十路相同系统 HUBHUB 打印机打印机 服务器服务器 自动换靶机自动换靶机 判判 靶靶 机机 背面照明背面照明 视频服务器视频服务器 视频服务器视频服务器 视频传输线视频传输线 视频传输线视频传输线 自动换靶机自动换靶机 背面照明背面照明 无线无线 HUB HUB 有线有线/ /无线网卡无线网卡 图像采集卡图像采集卡 自动报靶软件自动报靶软件 有线有线/ /无线网卡无线网卡 图像采集卡图像采集卡 音箱音箱 自动报靶自动报靶 液晶大屏幕显示液晶大屏幕显示 视频监控视频监控/ /语音通信语音通信 成绩数据库管理成绩数据库管理 自动报靶软件自动报靶软件 黑白黑白CCDCCD 摄像机摄像机 黑白黑白CCDCCD 摄像机摄像机 判判 靶靶 机机 图2.1 自动报靶系统总体方案 基于机器视觉的自动报靶系统的总体结构如图2.1所示 【17】 ，其分为前后两个 模块。前端模块通过集线器和后端模块连接构成局域网 【18】 。射击比赛的每一个 靶位均配备完全相同并且可独立运行的前端模块。每一个前端模块包括判靶机、 黑白CCD摄像机、视频服务器、自动报靶软件、背面照明和自动换靶装置。图像 采集包括摄像头的定位、 光源的设计、 获取图像、 数字化图像并保存图像等工作。 自动报靶软件包括图像预处理，靶心、弹孔和环线的坐标提取，环值自动计算和 成绩数据库自动管理。运动员可通过监视器观察中弹位置或识别出的成绩。前端 模块是整个自动判靶管理系统的关键，它的功能包括接受运动员的指令，控制换 靶纸机正确动作，完成图象识别并将成绩通过网络送到服务器。 放在裁判席的后 端模块，包括服务器、打印机、音箱和液晶显示屏。服务器的主要功能是产生和 维护整场射击比赛的数据库，管理比赛进程，打印成绩，统计结果及兼作整个系 河海大学学士学位论文 自动报靶系统的总体设计 8 统的网络服务器，协调整个系统的运行。后端模块中的液晶显示屏是而向观众席 的，可以将前端传来的成绩排名或整个比赛清楚的呈现在观众的面前。 整个系统的工作流程是一个循环过程， 每射击完十次运动员通过判靶机控制 自动换靶机换靶，进行一次新的一轮循环控制。在正式比赛前，先启动判靶机上 的自动报靶系统， 对采集到的完整的靶图进行识别后得到圆形靶的靶心和环线的 半径，然后在判靶机上输入选手的个人信息。在正式比赛中，黑白CCD摄像机将 采集到的模拟信号送到图像采集卡DH-CG320中进行数字化，再存储到内存中， 判靶机运用自动报靶软件进行有孔靶图的捕捉，识别以及环值自动计算；同时摄 像机将采集到的视频图像，经过视频服务器后，通过局域网传到服务器上，实现 视频监控，再通过液晶屏播放整个比赛。选手的成绩和个人信息资料是通过局域 网传到服务器的，服务器完成所有选手成绩的统计、打印，语音报靶，并在液晶 大屏幕上显示统计后的成绩表。在平时训练中，教练可以通过监控软件实时了解 所有运动员的中弹情况，并通过语音传输系统对他们进行实时指导，提高训练效 率，运动员可以通过监控机查看射击用时，中弹得分和成绩排名情况。 2.2 硬件系统设计 2.2.1 机器光源设计 （1） 圆形靶特点 圆形的射击靶有 10 米气步枪靶、25 米手枪速射靶、25 米和 50 米手枪慢射 靶和 10 米气手枪靶等。虽然它们的大小尺寸不同，但是靶面都是由靶环和环值 构成，识别弹孔的方式是相同的，不同的只是环值的计算方法。 (a)完整的10米气手枪靶 (b)有弹孔的10米气手枪靶 图 2.1 10 米气手枪靶图 本文研究的是 10 米气手枪靶，如图 2.1(a)，只要在算法上稍作改进，本