(57)【要約】【課題】寸法規定された標的または得点圏エリアの寸法規定された既存の標的を用いて、ビデオ撮影時の光学的歪みのある標的画面上の着弾位置を、歪のない標的画面上の着弾マークに補正して、正確な得点が得られるようにすること。【解決手段】映像投影装置１より得点圏付き標的映像を投影したスクリーン１１へ、拳銃３のレーザ光線発射装置４からレーザ光８を発射し、標的画面１１上のレーザ光着弾位置８をカメラ９で撮影し、この映像信号より検出した着弾位置８をデータ処理器１４で歪のない画面上の着弾マーク２に補正し、同時にデータ処理器１４で命中／外れ等の判定等を行い表示する。撮影時の光学的歪みのあるビデオ標的画面を射撃訓練用標的に用いても、着弾位置を適正な着弾マーク表示位置に補正できるので、正確な採点が可能な射撃訓練装置を提供できる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビデオ撮影時の撮影レンズにより生じた歪を有する標的映像を投影し、該標的映像の投影された標的画面上に実弾射撃を模擬して光線を照射する射撃訓練装置であって、前記歪を有する標的画面上での着弾位置を、歪を有しない標的画面上での着弾マーク表示位置に補正するために、予め前記歪を有する標的画面が歪のない標的画面からずれている歪量を記憶し、該歪量に基づいて前記着弾位置を前記着弾マーク表示位置に補正する補正手段を備えたことを特徴とする射撃訓練装置。
【請求項２】
前記ビデオ撮影された標的映像は、寸法規定された標的または、得点圏エリアの寸法規定された標的の映像である請求項１に記載の射撃訓練装置。
【請求項３】
前記ビデオ撮影された標的画面上の着弾位置を、歪を有しない標的画面上での着弾マークとして表示し、かつ、該着弾マークの位置による採点結果を画面上に表示する表示手段を備えた請求項１〜２のうちいずれか１項に記載の射撃訓練装置。
【請求項４】
標的画面をスクリーンヘ投影する標的画面投影手段と、銃器に装着して前記標的画面へ光線を照射する光源と、前記標的画面上の映像を撮影する標的画面撮影手段と、前記映像を入力し前記光線の照射位置を検出する光線照射位置検出手段と、前記標的画面投影手段へ出力するために、投影範囲を表す記号を発生する投影範囲記号発生手段と、前記標的画面撮影手段が撮影した映像信号から、前記投影範囲の表す記号の位置および前記標的画面撮影手段の撮影範囲を認識する標的画面情報認識手段と、前記標的画面撮影手段の撮影範囲と前記投影範囲を表す記号の位置とを比較判別する投影範囲記号位置判別手段と、前記投影範囲を表す記号の位置とが前記標的画面撮影手段の撮影範囲とが同一となるよう調整する標的画面撮影手段の撮影範囲調整手段と、前記標的画面撮影手段が撮影した映像記号より、該標的画面撮影手段の撮影範囲における前記光源から照射された光源位置を検出する標的画面光線位置検出手段とを備え、前記標的画面光線位置検出手段が検出した着弾位置に対し、着弾マークと採点表を射撃訓練結果として画面表示する射撃訓練結果画面表示手段と、前記射撃訓練結果画面表示手段にて表示された画面を印刷する射撃訓練結果印刷手段とを備えたことを特徴とする射撃訓練装置。
【請求項５】
前記標的画面光線位置検出手段が検出した着弾位置と、前記射撃訓練結果画面表示手段が表示する着弾マークおよび該着弾マークによる得点とを一致させるための補正計算を行う標的画面歪み補正手段を備えたことを特徴とする請求項４に記載の射撃訓練装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は射撃訓練装置に係り、特に、ダーツの得点圏のように寸法規定された標的をビデオ撮影した際に、撮影レンズ等により生じた光学的歪みを有する標的画面上の着弾位置を、歪のない画面上に正しい着弾マークおよび得点に補正して表示することにより、適切な射撃訓練結果が得られる射撃訓練装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の射撃訓練装置は、レーザ光を発射するレーザ光線発射装置と、それを使用できる拳銃と、標的画面となる静止画または動画の訓練映像を投影する映像投影装置と、レーザ光の着弾位置を撮影するカメラと、投影範囲よりやや広めのカメラ視野範囲となるように、カメラ視野の調整を行うカメラ視野調整装置とを備え、映像投影装置より訓練映像等が投影されるスクリーンと、投影映像に対して命中／外れ等の判定を行うためのデータ処理器等から構成されている。
【０００３】
カメラ視野調整機能の概要は次のとおりである。映像投影装置はスクリーンに向かって撮影する際の基準となる記号を投影し（図１１参照）、データ処理器はこの記号が投影範囲と同等となるように、カメラ視野調整装置にてカメラ視野範囲に調整を行う。このことにより、映像投影装置およびカメラとスクリーンとの位置関係を自動的に認識するようになっている。
【０００４】
映像投影装置が基準となる記号を投影し、カメラが基準となる記号を撮影することにより、データ処理器において、投影する基準点の座標と撮影する基準点の座標との照合を可能にできる。この種の装置に関連するものとして、例えば特許文献１に記載されている装置等が挙げられる。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１０−２２０９９８号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の射撃訓練装置は、訓練映像として寸法規定された標的、または得点圏エリアの寸法規定された標的（例えば、ダーツの的のように４点〜１０点等の得点圏エリアがある標的）を使用していなかった。
【０００７】
そのため、訓練映像をビデオで撮影した寸法規定のある標的で実施する場合、ビデオで撮影したときに生じる光学的歪みに関する補正計算についての配慮がなされていなかった。歪のある標的映像上の着弾位置と、本来の歪のない標的に対する位置（着弾マーク）がずれるため、正確な得点を得られず精度の高い射撃訓練ができなかった。
【０００８】
この寸法規定された標的、または得点圏エリアの寸法規定された標的は、上述のように、ダーツの的のように得点圏エリア（例えば４〜１０点等）があるため、多少の歪みがあっても訓練としては信憑性に欠けるものとなり、訓練結果の評価に適さないものとなる。
【０００９】
本発明の課題は、寸法規定された標的または得点圏エリアの寸法規定された既存の標的を用いて、ビデオ撮影時の光学的歪みのある標的画面上の着弾位置を、歪のない標的画面上の着弾マークに補正して、正確な得点が得られるようにすることである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、ビデオ撮影時の撮影レンズにより生じた歪を有する標的映像を投影し、該標的映像の投影された標的画面上に実弾射撃を模擬して光線を照射する射撃訓練装置であって、前記歪を有する標的画面上での着弾位置を、歪を有しない標的画面上での着弾マーク表示位置に補正するために、予め前記歪を有する標的画面が歪のない標的画面からずれている歪量を記憶し、該歪量に基づいて前記着弾位置を前記着弾マーク表示位置に補正する補正手段を備えたことを特徴とするものである。
【００１１】
本発明によれば、光学的歪みのあるビデオ標的画面を射撃訓練用の標的としたときでも、着弾位置を適正な着弾マーク表示位置に補正を行うことにより、正確な採点が可能となり、好適な射撃訓練装置を提供することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態の概要は、ビデオ画面上の得点圏を表示した標的映像に対して、レーザ光を発射して着弾位置を採点する射撃訓練装置であって、ビデオ撮影時の光学的歪のある標的画面上での着弾位置を座標として求め、この着弾位置を歪のない標的画面上の着弾マークとして、得点とともに射撃訓練結果画面として表示するようにしたものである。
【００１３】
以下、本発明の第１の実施形態に係る射撃訓練装置について説明する。図１は、第一の実施形態の概要図、図２は、第一の実施形態の構成図、図３は、カメラ視野調整機能の概要図である。
【００１４】
本発明の射撃訓練装置は、レーザ光８を発射するレーザ光線発射装置４と、それを使用できる拳銃３と、標的画面となる静止画または動画の訓練映像と撮影する際に基準となる記号（ａ〜ｄ）と着弾マーク２を投影する映像投影装置１と、レーザ光８の着弾位置と基準となる記号（ａ〜ｄ）を撮影するカメラ９と、投影範囲６よりやや広めにカメラ視野範囲７となるように、カメラ視野の調整を行うカメラ視野調整装置１０などを備えている。
【００１５】
また、映像投影装置１より訓練映像等が投影されるスクリーン１１と、カメラ９の映像信号より着弾位置を検出する着弾検出カウンタ１３と、カウンタ１３で検出した着弾位置と投影映像に対して、命中／外れの判定等を行うためのデータ処理器１４とを備えている。
【００１６】
さらに、射撃訓練映像を格納したＣＤ−ＲＯＭ１６と、ＣＤ−ＲＯＭドライバー１５と、ＣＤ−ＲＯＭ１６に格納したＭＰＥＧ画像圧縮のデータを再生するＭＰＥＧ再生装置１７と、ＭＰＥＧ再生の映像信号とレーザ光８の着弾マーク２を合成するスキャンコンバータ１８と、レーザ光８の着弾検知時に発砲模擬音信号を発生する音声合成装置１９と、発砲模擬音を発生するスピーカ２０などを備えている。
【００１７】
ここで、レーザ光８と基準となる記号（ａ〜ｄ）の検出を、カメラ９で撮影した映像信号から着弾位置をＸ、Ｙの座標として得るための方法について簡単に述べる。なおこの着弾位置Ｘ、Ｙ座標は、以降ビデオカウンタ座標という。
【００１８】
本装置の着弾位置検出動作は、訓練映像を投影したスクリーン１１に対して十分な光量を持ったレーザ光８が照射されると、訓練映像を撮影しているカメラ９より出力された映像信号は、レーザ光の着弾位置で電圧値が大きなピークを発生する。このピーク値は電圧比較器１２で判定し、レーザ光の着弾位置の検出を行う。なお、基準となる記号（ａ〜ｄ）の検出についても同様の方法により行う。
【００１９】
ビデオカウンタのＹ座標は、映像信号中の垂直同期信号を起点に水平同期信号を着弾検出カウンタ１３でカウントし、電圧比較器１２が働いた時点のカウント値より求まる。また、ビデオカウンタのＸ座標は、映像信号中の水平同期信号を起点に任意の時計（クロック）を着弾検出カウンタ１３でカウントし、電圧比較器１２が働いた時点のカウント値より求まる。
【００２０】
以上、説明したように、本装置の着弾検出動作は、カメラ９の映像信号中の垂直同期信号と水平同期信号から、レーザ光および基準となる記号の着弾位置をビデオカウンタのＸ、Ｙ座標で求めるものである。
【００２１】
図４（ａ）には、本装置でのビデオ標的画面２１の一例を示し、また図４（ｂ）には射撃訓練結果画面２２の一例を示す。図４（ａ）に示すように、ビデオ標的画面２１はやや上下方向が圧縮され本来円形であるべき既存の標的が多少楕円形に歪んたものとなっている。楕円形に歪む原因としては、例えばビデオ標的制作時のビデオ撮影時のレンズ等の光学的歪み等がある。
【００２２】
図４（ｂ）に示す射撃訓練結果画面２２は、あらかじめデータ処理器１４にて作成したものであり、このデータ処理器１４にて、ビデオ標的画面での着弾位置２３を、射撃訓練結果画面での着弾マーク２４に補正を行った位置に、表示を行わせる必要がある。
【００２３】
ビデオ標的画面での着弾位置２３から、射撃訓練結果画面での着弾マーク２４に補正表示させるための方法として、以下を行うことにより精度の高い射撃訓練結果を得ることができる。
【００２４】
（１）データ処理器１４において、投影する基準点の座標と撮影する基準点の座標との照合をさせておくことが必要である。
【００２５】
（２）図５に示すビデオ標的画面２１の標的枠であるＷ１点とＷ２点の座標をビデオ標的画面２１より求めることにより、光学的歪みをあらかじめ把握する。
【００２６】
（３）上記（２）項に示す光学的歪みは、ビデオ標的画面２１の種類により異なるため、上記（２）項により求められる補正計算式は、ビデオ標的画面２１と対応させるために、例えばビデオ標的画面２１の種類毎に、補正計算式とビデオ標的画面２１の映像とを併せてＣＤ−ＲＯＭ１６等の記憶媒体に書き込みを行うことが必要である。
【００２７】
次に、上述の光学的歪みのあるビデオ標的画面での着弾位置２３から、射撃訓練結果画面での着弾マーク２４への補正計算について以下に説明する。図５は、ビデオ標的画面２１の標的枠等の座標を定める説明図である。ビデオ標的画面２１の座標系をビデオカウンタ座標と定め、ビデオカウンタ座標の原点を左上角とし、右方向がＸ座標、下方向がＹ座標とする。
【００２８】
映像投影装置１よりスクリーン１１ヘビデオ標的画面２１を投影した際の、標的枠のビデオカウンタ座標Ｗ１（Ｘ１，Ｙ１）とＷ２（Ｘ２，Ｙ２）から、標的枠中心Ｐ（α、β）を求めると、
Ｐ（α、β）＝（（Ｘ１＋Ｘ２）／２，（Ｙ１＋Ｙ２）／２）
となる。
【００２９】
次に、標的枠中心Ｐ（α、β）を（０，０）としたときの着弾点Ｑ（Ａ，Ｂ）を求める。ここで、着弾点（ａ、ｂ）はビデオカウンタ座標とすると、
Ｑ（Ａ，Ｂ）＝（ａ−α、ｂ−β）
＝（ａ−（（Ｘ１＋Ｘ２）／２、ｂ−（（Ｙ１＋Ｙ２）／２）………（１）
となる。
【００３０】
図６には、射撃訓練結果画面２２の標的枠等の座標を定める説明図を示す。射撃訓練結果画面２２の座標系はＣＲＴ座標と定め、ＣＲＴ座標の原点を左上角とし、右方向がＸ座標、下方向がＹ座標とする。
【００３１】
射撃訓練結果画面２２の標的枠Ｗ３とＷ４のＣＲＴ座標を
Ｗ３（Ｘ３、Ｙ３）＝（１９９，１１９）
Ｗ４（Ｘ４，Ｙ４）＝（４３９，３５９）
とすると、ビデオ標的画面２１から射撃訓練結果画面２２への拡大／縮小率は、
Ｘ方向の拡大／縮小率＝２４０／（Ｘ２−Ｘ１）    ………（２）
Ｙ方向の拡大／縮小率＝２４０／（Ｙ２−Ｙ１）    ………（３）
となる。
【００３２】
また、射撃訓練結果画面２２の標的枠中心のＣＲＴ座標は、
（Ｗ４−Ｗ３）／２＋Ｗ３＝（３１９，２３９）
となる。
【００３３】
まず、射撃訓練結果画面２２のＸ座標を求めると、着弾マーク表示座標ｃ（Ｘ座標）は、式（１）、式（２）より、
ｃ（Ｘ座標）＝（ａ−（Ｘ１＋Ｘ２）／２）×（２４０＋Ｋ１）／（Ｘ２−Ｘ１）＋（３１９＋Ｋ２）    ………（３）
となる。
【００３４】
ここで、補正値Ｋ１、Ｋ２は、射撃訓練結果画面での着弾マーク２４の位置合わせの調整として使用する。調整不要の際は、各々０とする。次に、同様に、射撃訓練結果画面２２のＹ座標を求める。なお、Ｙ軸方向については、ビデオ標的画面２１の映像が上下方向を圧縮された楕円形に歪んでいるため、ＣＲＴ座標への変換の際、楕円の中心原点の方程式を用いる。
【００３５】
図７に、ビデオカウンタ座標系での着弾点の説明図を示し、図８に、ＣＲＴ座標系での着弾点の説明図を示す。着弾点Ｑ（Ａ，Ｂ）とし、このとき楕円のＸ軸の半径をｅとし、Ｙ軸の半径をγｅとすると、
ｅ＝√（Ａ２＋Ｂ２／γ２）
となる。ここで、γ＝（Ｙ２−Ｙ１）／（Ｘ２−Ｘ１）である。
【００３６】
ビデオ標的により得られる着弾点Ｑ（Ａ，Ｂ）から、着弾マーク表示点Ｒ（Ａ，Ｂ’）に変換する式は、
Ｂ’＝±√｜ｅ２−Ａ２｜
より、着弾マーク表示座標ｄ（Ｙ座標）は、
ｄ（Ｙ座標）＝Ｌ×√（｜ｅ２−Ａ２｜）×（２４０＋Ｋ３）／（Ｘ２−Ｘ１）＋（２３９＋Ｋ４）    ………（５）
となる。
【００３７】
ここで、Ｌは、式（１）での算出の結果、ＢがプラスであればＬ＝１とし、ＢがマイナスであればＬ＝−１とする。補正値Ｋ３、Ｋ４は、射撃訓練結果画面での着弾マーク２４の位置合わせの調整として使用する。調整不要の際は、各々０とする。
【００３８】
図９には射撃訓練結果画面の一例を示し、また図１０には射撃訓練結果印刷出力の一例を示す。射撃訓練結果印刷出力は、射撃訓練結果画面２２のデータを元にデータ処理器１４に対しプリンタ等の印字装置に接続する事により行うことができる。
【００３９】
以上説明したように、本発明のビデオ標的画面から射撃訓練結果表示画面への着弾位置の補正式（３）、（５）を使用すれば、標的を撮影する際のレンズ等の光学的歪みを補うことができるため、射撃後の訓練結果の評価を正確に行うことができる。
【００４０】
また、射撃訓練をより高度なものとするため、訓練映像となる標的の射撃タイミング訓練を目的とした標的が隠れる／現れる動作または射撃訓練の号令（音声）等をビデオカメラにて録画し、この訓練映像に従って射撃訓練を行うこともできる。
【００４１】
ここで、射撃訓練装置の一参考例およびその問題点を説明する。図１１は本参考例の概要図である。本参考例が、図１に示した本発明の実施形態と相違する点は、スクリーン１１に投影された着弾マーク２がレーザ光８とずれている点である。映像投影装置１はスクリーン１１に向かって撮影する際の基準となる記号（ａ〜ｄ）を投影し（図３）、データ処理器１４（図２）はこの記号（ａ〜ｄ）が投影範囲６と同等となるように、カメラ視野調整装置１０でカメラ視野範囲７に調整を行う。
【００４２】
しかしながら、ビデオで撮影したときに生じるレンズ等の光学的歪みに関する補正計算について配慮がなされていなかった。なお、この寸法規定された標的または得点圏エリアの寸法規定された標的は、ダーツの的のように得点圏エリア（例えば４〜１０点等）があるため、多少の歪みでも訓練として信憑性に欠けてしまい、訓練結果の評価に適さないものとなっていた。
【００４３】
【発明の効果】
上述のとおり本発明によれば、寸法規定された標的または得点圏エリアの寸法規定された既存の標的で、ビデオで撮影時の光学的歪みのある標的画面に対して、射撃訓練時の着弾位置と着弾マークおよび得点とを一致させることができる。そのため、高精度の射撃訓練を実施できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る概要図。
【図２】本発明の実施形態に係る装置構成図。
【図３】従来技術に係るカメラ視野調整機能の概要図。
【図４】図（ａ）は本発明の実施形態に係る光学的歪みのあるビデオ標的画面の説明図、図（ｂ）は本発明の実施形態に係る射撃訓練結果画面の説明図。
【図５】本発明の実施形態に係る標的枠座標等を定めたビデオカウンタ座標の説明図。
【図６】本発明の実施形態に係る標的枠座標等を定めたＣＲＴ座標の説明図。
【図７】本発明の実施形態に係る着弾点等を定めたビデオ標的画面の説明図。
【図８】本発明の実施形態に係る着弾点の光学的歪みの補正等を定めた訓練結果画面の説明図。
【図９】本発明の実施形態に係る射撃訓練結果画面の一例。
【図１０】本発明の実施形態に係る射撃訓練結果印刷出力の一例。
【図１１】従来技術に係る参考例の概要図。
【符号の説明】
１  映像投影装置
２  着弾マーク
３  拳銃
４  レーザー光発射装置
５  射手
６  投影範囲
７  カメラ視野範囲
８  レーザ光
９  カメラ
１０  カメラ視野調整装置
１１  スクリーン
１２  電圧比較器
１３  着弾検出カウンタ
１４  データ処理器
１５  ＣＤ−ＲＯＭドライバ
１６  ＣＤ−ＲＯＭ
１７  ＭＰＥＧ再生装置
１８  スキャンコンバータ
１９  音声合成装置
２０  スピーカ
２１  ビデオ標的画面
２２  射撃訓練結果画面
２３  ビデオ標的画面での着弾位置
２４  射撃訓練結果画面での着弾マーク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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