技术领域

本发明属于游戏娱乐的技术领域， 更具体的说本发明涉及一种射箭休闲娱 乐活动的射箭计分系统。

背景技术

射箭运动有着悠久的历史， 在古代其作为一项生存的基本技能， 在人类社 会的发展中曾经起到了非常重要的作用， 现如今随着人类生活水平的提高， 射 箭运动逐渐发展成为一项娱乐休闲和体育竞技 项目。 目前， 世界许多国家以及 我国的许多城市都将这项运动进行了普及性的 推广， 并建立了射箭馆。 这项运 动的开展以及场地设施的建设， 不仅有利于专业运动员运动水平的提高， 而且 还提供了有利身心的娱乐活动。

通常， 射箭馆、 射箭休闲娱乐中心、 射箭训练场地的箭靶被设置在射击者 具有一定距离的地方， 并在若干射击通道中， 分别设置多个箭射靶。 由于距离 较远， 不容易观察射中的情况。

近几十年来， 为了提高竞技水平， 各国都加强了射箭运动的科学研究工作， 改进训练方法， 提高器械的质量， 射箭水平提高的很快； 其中自动定位、 识另 iJ、 报靶系统逐渐成为业内研究和开发的重点项目 。 目前的自动定位识别报靶方法 主要有： （1 ) 光电自动报靶； （2 ) 超声传感器报靶； （3 ) 电子传感器报靶； （4) 摄像报靶等方法。 其中光电自动报靶方法乂分为红外、 激光和线阵 CCD三种， 但是光电自动报靶技术复杂， 价格昂贵， 不适宜用于射箭休闲娱乐活动。 超声 传感器报靶是瑞士设计的最先进的报靶系统， 具有精度高、 不受天气因素影响 的优点， 但是上述进口器材价格相当昂贵， 显然不适宜在休闲娱乐活动中推广 应用， 一般仅用于专业训练和高水平的竞赛选定用品 ； 而目前的电子传感器报 靶和摄像报靶不能实现自动报靶， 使得射箭计运动缺乏互动性， 显得枯燥乏味。 因此， 为了推广射箭运动必须从趣味性、 互动性和科学性出发， 彻底改变人们 对射箭运动的看法， 使得人们在休闲娱乐的同时还能够得到身心的 放松。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述技术问题， 本发明的目的在于提供一种射箭 计分系统， 通过记录的着靶点和定位点的位置关系， 确定箭支的着靶位置并做 出计分统计， 同时将计分情况以视频和 /或音频方式报示出来， 以取代人工计分 的方式。 本发明寓教于乐， 操作方便且较为经济， 集科学性、 互动性、 趣味性 于一身， 使得古老的射箭运动作为一种中高档的休闲、 健身运动出现在人们的 视野中和生活中， 并且日益焕发出勃勃生机。

为了实现上述目的， 本发明提供以下技术方案：

一种射箭计分系统， 包括箭靶、 射箭标准靶纸、 图像采集器、 主控电脑主 机、 音响设备和显示设备， 图像采集器采集射箭标准靶纸的图像， 并将图像信 息传输给主控电脑主机， 主控电脑主机把完成计分运算和报靶的结果通 过音响 设备和显示设备输出， 其特征在于： 所述射箭标准靶纸上最外靶环边缘设有 N 个定位点， N 3; 主控电脑主机内部包括射箭计分控制模块和计 分报靶控制模 块， 射箭计分控制模块用于箭支对应位置信息的确 认并将位置信息传输给计分 报靶控制模块， 计分报靶控制模块根据射箭计分控制模块传来 的位置信息， 计 算箭支离靶环的距离并判断出环数， 完成自动计分和报靶； 所述射箭计分控制 模块包括： 靶盘定位单元、 新箭检测对比单元、 箭身稳定性检测单元、 新箭位 置检测单元， 靶盘定位单元用于消除图像变形问题， 以箭靶上的 N个定位点为 校准点， 确定校准信息； 新箭检测对比单元用于判定箭靶上是否出现新 箭； 箭 身稳定性检测单元用于检测着靶新箭是否有效 ； 新箭位置检测单元用于检测新 箭着靶位置， 并结合靶盘定位单元的校准点信息， 确定新箭位置信息；

作为优选地， 定位点个数 N=4 _; 更进一步地， 定位点为 40mmx40mm的正 方形。

进一步地， 所述主控电脑主机内部还包括预设的计分动画 模块和 /或报分模 块； 所述主控电脑主机内部还包括预设的射箭历史 模块、 射箭教学模块、 射箭 计分规则模块和 /或器材介绍模块。

进一步地， 图像采集器为摄像机， 图像釆集器距离靶纸的距离为 1200 mm-4000 誦， 图像采集器与靶心的角度为 0° -70° ； 更进一步地， 摄像机有 M 个， 其中 M l。

更进一步地， 所述射箭计分系统还包括远程触摸屏设备。

附图说明

图 1射箭计分系统结构示意图

图 2射箭计分系统靶纸及定位点示意图

图 3射箭计分控制模块流程图

图 4射箭计分系统教学模块入口示例图

具体实施方式

下面结合附图进一歩详细说明。 如图 1所示， 本发明所述的射箭计分系统， 包括箭靶、 射箭标准靶纸、 图像采集器、 主控电脑主机、 音响设备和显示设备， 箭靶前方安装有图像采集器， 采集到射箭的实时图像， 每当靶面发生有明显的 变化时， 采集器立即把采集到的图像上传到主控电脑主 机， 主控电脑主机内部 包括射箭计分控制模块和计分报靶控制模块， 射箭计分控制模块用于箭支对应 位置信息的确认并将位置信息传输给计分报靶 控制模块， 计分报靶控制模块根 据射箭计分控制模块传来的位置信息， 计算箭支离靶环的距离并判断出环数， 完成一次自动计分。

当图像采集器检测到新箭支后， 对其进行定位， 再与之前采集的图像进行对比 识别， 将对比后箭支着靶位置信息传送到主控电脑主 机， 启动主控电脑内所设 计分程序模块进行运算， 计算出箭支的着靶环数， 进行累加后， 将本次成绩和 累加后的成绩全部显示出来， 主控电脑主机将计分情况以视频和 /或音频方式报 示出来， 从而取代人工计分的方式， 实现自动报靶。

进一步地， 所述主控电脑主机内部还包括预设的计分动画 模块和报分模块; 为了增加趣味性， 计分结果根据所对应的靶环数调出不同的 3d动画显示， 并增 加一些诙谐幽默的语言来报靶， 以增加射箭运动的互动性和娱乐性， 适时调节 射箭场地气氛。

更进一步地， 所述主控电脑主机内部还包括预设的具有教学 功能模块， 如 射箭历史模块、 射箭教学模块、 射箭计分规则模块和器材介绍模块， 通过这些 教学软件， 可以对射箭活动及其规则有个清楚的认识， 同时可以熟悉射箭场馆 和其配套器材的使用； 对于大型射箭娱乐场所， 射箭计分系统还可以加设远程 触摸屏设备， 用手指点击相关页面， 就可以进入相关的内容， 随时调出每次射 箭的历史记录或现场视频记录， 音频结果也可以通过耳麦直接传至射击者， 本 发明实时记录每支箭的着靶位置， 方便选手根据上次射箭的成绩来调节自己的 姿势和准心， 以取得更加优异的成绩。

如图 2示出射箭计分系统靶纸及定位点示意图， 定位点可位于靶纸上最外靶环 的任何位置， 只要保证定位点外缘与最外靶环 e 的直径相同， 定位点连线交叉 为靶环中心， 以射箭标准靶纸上定位点数等于 4 为例， 在射箭标准靶纸的四个 角上标出 a、 b、 c、 d四个定位点， 定位点为 40醒 X 40醒 的 4个黑色方框， 其 中平行的两个黑框外沿框的距离跟最外靶环 e的直径相同， ad和 be交叉线的节 点定位为靶环的中心点， 各环为距离相等的同心圆， 以靶环为中心， 计算出各 靶环的相应位置， 当箭支射在某一位置时， 计算出箭支离靶环的距离， 然后判 断出环数。

所述射箭计分控制模块包括： 靶盘定位单元、 新箭检测对比单元、 箭身稳 定性检测单元、 新箭位置检测单元， 根据图 3所示的射箭计分控制模块流程图， 完成自动计分功能， 所述计分报靶控制模块执行以下步骤：

靶盘定位单元

靶盘定位单元是指定位到箭靶四个角上的黑方 块， 以此作为校准点对靶盘 进行透视变换， 从而消除摄像头角度所造成的靶盘图像变形问 题。 具体过程如 下：

( 1 ) 为减少其他噪音的干扰， 按从高到低的阈值对图像作二值化， 根据连 通体宽高、 相对位置等信息找到 -个能够定位到四个校准点的最高阈值。

( 2 ) 为了能够在二值图中完整保留箭身信息， 按从低到高的阈值对图像作 二值化， 根据连通体宽高及步骤 （1 ) 中所定位到的校准点信总找到一个能够定 位到四个校准点的最低阈值， 以此作为后继处理的二值化阈值。

新箭检测对比单元 新箭检测对比单元是指与上一幅从摄像头获取 的图像相比， 当前获取的图 像上是否出现了新箭。 具体过程如下：

(1)按照靶盘定位中计算出的二值化阈值对上一 幅图像和当前图像分别作 二值化， 并用当前二值化图像减去上一幅二值化图像， 得到差图像。

(2) 在差图像上作连通体分析， 根据宽高、 形状等判断差图像上是否有可 能存在新箭。

箭身稳定性检测单元

箭身稳定性检测单元是指检测到箭靶上出现新 箭后， 判断箭身颤动是否已 停止， 停止后才能检测新箭的位置， 以减少其他噪音的干扰。 具体过程与新箭 检测对比单元类似：

(1)按照靶盘定位中计算出的二值化阈值对上一 幅图像和当前图像分别作 二值化， 并用当前二值化图像减去上一幅二值化图像， 得到差图像。

(2) 在差图像上作连通体分析， 根据宽高、 形状等判断箭身颤动是否已停 新箭位置检测单元

新箭位置检测单元是指在新箭箭身稳定后， 检测新箭在箭靶上的位置， 并 结合靶盘定位得到的校准点信息计算新箭对应 的分数。 具体过程如下-

(1)按照靶盘定位中计算出的二值化阈值对新 箭出现前的那幅图像和当前 图像分别作二值化， 并用当前二值化图像减去新箭出现前的二值化 图像， 得到 差图像。

(2) 在差图像上找直线， 以此作为候选箭身。 由于新箭可能会造成原有箭 的箭身位置发生变化， 因此可能会多找出一些错误的箭身。

(3) ^^ ^^ M ^^ , 从而 、保留新箭的窬身 信息。

( 4) 结合靶盘定位得到的校准点信息， 对新箭箭身做透视变换， 得到新箭 在校正后箭靶图像上的位置， 从而计算出新箭对应的分数。

本发明所述的射箭计分系统的图像采集器为摄 像机， 图像采集器距离靶纸 的距离为 1200腿- 4000国， 图像采集器与靶心的角度为 0° 70° ， 以保证所采 集到的图像清晰为准， 图像采集器所采集到的靶纸图像占整张图片的 1/2 2/3 时， 均可准确定位其所在靶环位置， 摄像机个数 摄像机个数越多， 采集的 定位图片越多， 定位数据越准确， 还可以从不同的角度来实时观察箭靶的任何 变化情况。 最经济实用选择两台， 如果其中一台出现故障， 另一台仍可以准确 无误地传输图像信息， 同时两台摄像机可以互为证明， 同时保存原始图像， 并 把每只箭的着靶位置记录于主控电脑主机数据 库中， 以备选手査看分析等， 避 免人为做弊行为， 以保证比赛的公平性。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例， 对于本领域的普通技术人员而言， 可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况 下可以对这些实施例进行多种变 化、 修改、 替换和变型， 本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。