模拟射击训练弹着点检测定位技术研究
发布时间：2021-07-17 17:48
随着军队信息化进程的不断深入,对射击训练这一基本军事项目提出了新的挑战。传统的实弹射击虽然符合真实作战需求,但经济成本极高,易受到天气、场地等外部因素干扰,实施起来相对困难,无法满足不同情境下的训练需求。而相比于实弹射击,激光模拟射击训练不受场地、环境条件限制,节约了弹药资源,且训练效率高,安全性好。基于此,本文主要研究了计算机视觉技术在模拟射击训练系统中的应用,搭建了模拟射击训练系统并进行实验。首先阐述了模拟射击训练系统基本思想及国内外研究现状,介绍了基于树莓派的激光模拟射击训练系统涉及到的技术,包括树莓派开发平台、计算机视觉技术、Unity3D模拟仿真引擎以及激光发射器等。重点讨论了在采集弹着点图像信息时所涉及的摄像机成像模型、两级标定法等理论知识。在实验过程中,搭建树莓派硬件开发平台,使用多媒体投影设备显示模拟训练场景,将半导体激光发射器代替实弹进行模拟射击。通过计算机视觉算法对激光斑点进行检测定位,得到射击弹着点坐标数据。在Unity 3D仿真引擎中,设计实现沉浸式模拟射击训练平台,形成了完整的模拟训练人机交互流程。最后,使用Django REST Framework开发框架设...
【文章来源】：沈阳理工大学辽宁省
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
上世纪40年代至21世纪初模拟训练发展历程
第1章绪论-3-面的光纤环。数据手套的出现丰富了人与计算机之间的交互形式，用户带着数据手套，计算机就可判断出人的多种手势信息并实时进行反馈，使用户在虚拟交互环境中产生一种“进入主角”的体验。图1.2为用户通过VR数据手套和头盔显示器在三维空间进行运动捕捉。图1.2VPL数据手套进行运动捕捉Fig.1.2VPLDataGlovesforMotionCapture1994年，G.Burdea与P.Coiffet两位学者曾提出“VR三角形”（见图1.3），沉浸性、交互性、构想性是VR技术的三个基本特征。沉浸性也称“存在感”，指的是参与者可以在计算机所创建的虚拟环境中与虚拟对象进行交互，有一种全身心投入的感受。对于虚拟环境中的一切，无论是听起来、动起来还是看起来，对于用户来说都像是真的。虚拟世界就像客观存在的真正的世界一样，使参与者感觉自己就是环境中的一部分，被环境中的物体包围着，沉浸于虚拟场景中[6]。交互性是指用户在虚拟环境下对物体进行操作时，也可以从虚拟环境中获得实时反馈的这个过程。例如，当手握住虚拟环境中的物体时，可以感受到物体的大孝重量、形状等属性，在视觉上，被手握住的物体也会随着手的运动方向而运动。但其实这都是虚拟环境下的，手中并没有实际的物体。构想性是指VR技术并不只作为一种媒介或高级的用户界面而存在，它还能够依靠人类的想象力发挥创造性，来解决医学、军事、工业工程上的各种问题。VR
沈阳理工大学硕士学位论文-4-与用户共同操作，即使用户沉浸于虚拟环境之中也还能具备理性思考意识，刺激用户产生新的想法。图1.3VR主要特征要素Fig.1.3mainfeatureelementsofVRVR技术为人类开创了新的研究领域，它能实时生成与显示立体图形、识别景物手势和表情、合成声音、同时还可对环境进行视觉、行为及CAD建模，随着计算机与传感器设备的价格不断降低，VR技术的研究成本也被降低。在VR技术走向商业化和实用性创新的路上，其效率可被大大提高，在克服硬件条件限制和拓展应用领域两个方面具有强大的吸引力[7]。虚拟现实在工程应用、教育培训、医学研究、影视娱乐、科学研究和计算可视化等领域有着极其广阔的发展前景。在军事战场应用中，可以通过分布式VR仿真系统跟踪和理解战争过程进行军事演习。通过VR技术可以进行各种模拟仿真训练。近年来，随着扫描仪、摄像机等相关硬件采集设备的不断更新发展以及红外激光技术的成熟，又进一步促进了VR技术的应用[8]。本文所研究的激光模拟射击就是基于虚拟现实技术。1.1.3模拟射击训练系统概述射击作为军事训练的基本科目，是军事训练的一项基本技能。当前主要以实弹射击训练为主，但传统实弹射击训练容易受到天气、场地等外部环境的干扰，无法在较短时间内完成大规模军事演习，且在打靶训练时需要专人保障训练环境的安全，实施起来相对困难[9]。采用激光模拟子弹发射器就能很好地解决以上问题，借助虚拟环境进行激光模拟射击训练可在室内进行，因此无需受到环境的限制；实施起来也不要太多的人力、物力，可大大节约资源，提升训练效率；而随着激光与图像处理技术日益
【参考文献】：
期刊论文
[1]任务驱动的面向对象战场环境仿真过程建模[J]. 朱杰,游雄,夏青. 测绘学报. 2018(10)
[2]基于SVM的岩石图像分析软件的研发与应用[J]. 陈伟强,靖洪文,孟波,胡成果,贺立新,王珂. 煤炭技术. 2018(07)
[3]系统运维方式的探讨与推论[J]. 董骏超. 中国新通信. 2018(13)
[4]基于农业大棚温湿度传感器系统的设计与实现[J]. 彭剑,陈贤权. 韶关学院学报. 2017(06)
[5]虚拟现实在无人驾驶地铁中的应用浅析[J]. 朱波,晋睿,屠宣. 电视技术. 2017(Z1)
[6]提高激光模拟射击器材射击精度的三条思路[J]. 汪珊珊. 硅谷. 2014(17)
[7]激光光斑位置精确测量系统[J]. 黄继鹏,王延杰,孙宏海,张少迪. 光学精密工程. 2013(04)
[8]视频图像中维吾尔文字的识别研究[J]. 艾力·居麦,哈力旦·A,黄浩. 计算机工程与应用. 2011(36)
[9]军事仿真应用与展望[J]. 张岩. 科技信息. 2010(35)
[10]浅析虚拟设计的发展现状与应用方向[J]. 吴玉娟,谢文. 大众科技. 2010(12)
博士论文
[1]虚拟现实技术与新军事变革[D]. 刘济西.国防科学技术大学 2016
[2]固体RGB激光光源及其在显示技术方面的应用研究[D]. 王志勇.天津大学 2003
[3]Zr基非晶合金激光熔覆与诱导自蔓延合成[D]. 李刚.大连理工大学 2003
硕士论文
[1]媒介环境学视野下虚拟现实的媒介偏向研究[D]. 乔斐.暨南大学 2018
[2]铁路集装箱号码与车型智能识别系统研究[D]. 刘璇.西南交通大学 2018
[3]未知环境中移动机器人视觉定位与地图构建[D]. 胡遵河.中国民航大学 2017
[4]激光深熔焊熔池边缘实时检测及图像处理[D]. 何凯.北京工业大学 2017
[5]互联网+智能自助回收综合管理系统的研究与构建[D]. 刘红丽.华北电力大学(北京) 2017
[6]基于数据分类预测技术的飞行器维修跟踪系统的研究[D]. 郝姜伟.华北电力大学 2017
[7]模拟训练系统声音信号处理与交互技术研究[D]. 杨竹.沈阳理工大学 2017
[8]低阶大行程像差补偿器件设计与应用研究[D]. 付天洋.国防科学技术大学 2016
[9]3D数据中心虚拟机房子系统的设计与实现[D]. 刘宏.东北大学 2016
[10]复杂城市环境下智能车导航定位方法研究[D]. 张奕然.电子科技大学 2015
本文编号：3288649
【文章来源】：沈阳理工大学辽宁省
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
上世纪40年代至21世纪初模拟训练发展历程
第1章绪论-3-面的光纤环。数据手套的出现丰富了人与计算机之间的交互形式，用户带着数据手套，计算机就可判断出人的多种手势信息并实时进行反馈，使用户在虚拟交互环境中产生一种“进入主角”的体验。图1.2为用户通过VR数据手套和头盔显示器在三维空间进行运动捕捉。图1.2VPL数据手套进行运动捕捉Fig.1.2VPLDataGlovesforMotionCapture1994年，G.Burdea与P.Coiffet两位学者曾提出“VR三角形”（见图1.3），沉浸性、交互性、构想性是VR技术的三个基本特征。沉浸性也称“存在感”，指的是参与者可以在计算机所创建的虚拟环境中与虚拟对象进行交互，有一种全身心投入的感受。对于虚拟环境中的一切，无论是听起来、动起来还是看起来，对于用户来说都像是真的。虚拟世界就像客观存在的真正的世界一样，使参与者感觉自己就是环境中的一部分，被环境中的物体包围着，沉浸于虚拟场景中[6]。交互性是指用户在虚拟环境下对物体进行操作时，也可以从虚拟环境中获得实时反馈的这个过程。例如，当手握住虚拟环境中的物体时，可以感受到物体的大孝重量、形状等属性，在视觉上，被手握住的物体也会随着手的运动方向而运动。但其实这都是虚拟环境下的，手中并没有实际的物体。构想性是指VR技术并不只作为一种媒介或高级的用户界面而存在，它还能够依靠人类的想象力发挥创造性，来解决医学、军事、工业工程上的各种问题。VR
沈阳理工大学硕士学位论文-4-与用户共同操作，即使用户沉浸于虚拟环境之中也还能具备理性思考意识，刺激用户产生新的想法。图1.3VR主要特征要素Fig.1.3mainfeatureelementsofVRVR技术为人类开创了新的研究领域，它能实时生成与显示立体图形、识别景物手势和表情、合成声音、同时还可对环境进行视觉、行为及CAD建模，随着计算机与传感器设备的价格不断降低，VR技术的研究成本也被降低。在VR技术走向商业化和实用性创新的路上，其效率可被大大提高，在克服硬件条件限制和拓展应用领域两个方面具有强大的吸引力[7]。虚拟现实在工程应用、教育培训、医学研究、影视娱乐、科学研究和计算可视化等领域有着极其广阔的发展前景。在军事战场应用中，可以通过分布式VR仿真系统跟踪和理解战争过程进行军事演习。通过VR技术可以进行各种模拟仿真训练。近年来，随着扫描仪、摄像机等相关硬件采集设备的不断更新发展以及红外激光技术的成熟，又进一步促进了VR技术的应用[8]。本文所研究的激光模拟射击就是基于虚拟现实技术。1.1.3模拟射击训练系统概述射击作为军事训练的基本科目，是军事训练的一项基本技能。当前主要以实弹射击训练为主，但传统实弹射击训练容易受到天气、场地等外部环境的干扰，无法在较短时间内完成大规模军事演习，且在打靶训练时需要专人保障训练环境的安全，实施起来相对困难[9]。采用激光模拟子弹发射器就能很好地解决以上问题，借助虚拟环境进行激光模拟射击训练可在室内进行，因此无需受到环境的限制；实施起来也不要太多的人力、物力，可大大节约资源，提升训练效率；而随着激光与图像处理技术日益
【参考文献】：
期刊论文
[1]任务驱动的面向对象战场环境仿真过程建模[J]. 朱杰,游雄,夏青. 测绘学报. 2018(10)
[2]基于SVM的岩石图像分析软件的研发与应用[J]. 陈伟强,靖洪文,孟波,胡成果,贺立新,王珂. 煤炭技术. 2018(07)
[3]系统运维方式的探讨与推论[J]. 董骏超. 中国新通信. 2018(13)
[4]基于农业大棚温湿度传感器系统的设计与实现[J]. 彭剑,陈贤权. 韶关学院学报. 2017(06)
[5]虚拟现实在无人驾驶地铁中的应用浅析[J]. 朱波,晋睿,屠宣. 电视技术. 2017(Z1)
[6]提高激光模拟射击器材射击精度的三条思路[J]. 汪珊珊. 硅谷. 2014(17)
[7]激光光斑位置精确测量系统[J]. 黄继鹏,王延杰,孙宏海,张少迪. 光学精密工程. 2013(04)
[8]视频图像中维吾尔文字的识别研究[J]. 艾力·居麦,哈力旦·A,黄浩. 计算机工程与应用. 2011(36)
[9]军事仿真应用与展望[J]. 张岩. 科技信息. 2010(35)
[10]浅析虚拟设计的发展现状与应用方向[J]. 吴玉娟,谢文. 大众科技. 2010(12)
博士论文
[1]虚拟现实技术与新军事变革[D]. 刘济西.国防科学技术大学 2016
[2]固体RGB激光光源及其在显示技术方面的应用研究[D]. 王志勇.天津大学 2003
[3]Zr基非晶合金激光熔覆与诱导自蔓延合成[D]. 李刚.大连理工大学 2003
硕士论文
[1]媒介环境学视野下虚拟现实的媒介偏向研究[D]. 乔斐.暨南大学 2018
[2]铁路集装箱号码与车型智能识别系统研究[D]. 刘璇.西南交通大学 2018
[3]未知环境中移动机器人视觉定位与地图构建[D]. 胡遵河.中国民航大学 2017
[4]激光深熔焊熔池边缘实时检测及图像处理[D]. 何凯.北京工业大学 2017
[5]互联网+智能自助回收综合管理系统的研究与构建[D]. 刘红丽.华北电力大学(北京) 2017
[6]基于数据分类预测技术的飞行器维修跟踪系统的研究[D]. 郝姜伟.华北电力大学 2017
[7]模拟训练系统声音信号处理与交互技术研究[D]. 杨竹.沈阳理工大学 2017
[8]低阶大行程像差补偿器件设计与应用研究[D]. 付天洋.国防科学技术大学 2016
[9]3D数据中心虚拟机房子系统的设计与实现[D]. 刘宏.东北大学 2016
[10]复杂城市环境下智能车导航定位方法研究[D]. 张奕然.电子科技大学 2015
本文编号：3288649
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