(57)【要約】【課題】精度の高い命中判定が行なえる撃訓練装置を提供する【解決手段】標的スクリーン１と、投影装置４と、弾丸が標的スクリーン１を通過するときに発生する音を検出する複数の音響センサ２と、各音響センサ９の到達時間差信号に基づいて着弾座標位置を算出する着弾位置算出ユニット３と、訓練映像を記録した記録媒体５と、訓練映像に１フレーム毎に対応した命中範囲／非命中範囲を記憶した記憶媒体６と、着弾位置算出ユニット３で算出された着弾座標位置と、記憶媒体６に記憶されている命中範囲／非命中範囲を比較して命中か外れの判別を行なう機能と、着弾座標に着弾マークをオーバレイする機能を有する映像編集データ制御装置７を備え、映像編集データ制御装置７内に記録媒体５と記憶媒体６が装着されてデータの授受が行なわれるように構成されている。【選択図】　　　　図１
2004108635.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
訓練映像が投影される標的スクリーンと、
その標的スクリーンに訓練映像を投影する投影装置と、
弾丸が前記標的スクリーンを通過するときに発生する音を検出する複数の音響センサと、
各音響センサの到達時間差信号に基づいて着弾座標位置を算出する着弾位置算出ユニットと、
訓練映像を記録した記録媒体と、
訓練映像に１フレーム毎に対応した命中範囲／非命中範囲を記憶した記憶媒体と、
前記着弾位置算出ユニットによって算出された着弾座標位置と、前記記憶媒体に記憶されている命中範囲／非命中範囲を比較して命中か外れの判別を行なう機能と、着弾座標に着弾マークをオーバレイする機能を有する映像編集データ制御装置とを備え、
その映像編集データ制御装置内に前記記録媒体と記憶媒体が装着されてデータの授受が行なわれるように構成されていることを特徴とする射撃訓練装置。
【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、特に実弾射撃訓練が可能で、かつ訓練者の状況判断及び育成ができる映像射的を用いた射撃訓練装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、特開平８−２３３４９７号公報で提案された射撃訓練装置のブロック図を図６に示す。同図に示すように射撃訓練装置は、訓練映像が投影される標的スクリーン１と、弾丸がスクリーンを通過するときに発生する音を検出する３個以上の音響センサ２と、各音響センサ２が検出した音の検出時間差を用いて着弾座標を算出する着弾座標計測部１５と、標的スクリーン１に訓練映像を投影する投影装置４と、この投影装置４に映像信号を送って訓練映像を１フレーム毎に制御できる映像再生器１６を備えている。
【０００３】
また、訓練映像を記録した記録媒体５と、命中範囲と非命中範囲のデータを１フレーム毎に予め記憶した記憶媒体６が、それぞれ別の媒体装置に格納されている。前記着弾座標計測部１５から送られた着弾座標と前記記憶媒体６に記憶されている命中範囲／非命中範囲データから弾丸を検出した時点のフレームに最も近いフレームを選択して抽出したデータと、予め入力した標的映像の特定部分とを比較照合して命中したか否かを判別し、その結果に応じて映像再生器１６に命中映像と非命中映像の一方を選択して再生指示を送るデータ処理制御部１７を備えている。また、訓練映像に重ね合わせて着弾位置に着弾マークを表示するスーパーインポーズ合成装置１８と、訓練結果を採点表として出力する印字装置８を備えている。
【０００４】
さらに訓練映像にスーパーインポーズを合成した映像を記録し、それを再生してスクリーンに投影する記録再生装置１３と、映像再生器１６の出力映像と訓練映像の出力映像を切り替える映像切替器３２を備えている。なお１９は標的スクリーン１に設けられた温度センサである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はこの射撃訓練装置の改良に係るもので、本発明の目的は、命中判定精度の向上が図れる射撃訓練装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明は、訓練映像が投影される標的スクリーンと、その標的スクリーンに訓練映像を投影する投影装置と、弾丸が前記標的スクリーンを通過するときに発生する音を検出する複数の音響センサと、各音響センサの到達時間差信号に基づいて着弾座標位置を算出する着弾位置算出ユニットと、訓練映像を記録した記録媒体と、訓練映像に１フレーム毎に対応した命中範囲／非命中範囲を記憶した記憶媒体と、前記着弾位置算出ユニットによって算出された着弾座標位置と、前記記憶媒体に記憶されている命中範囲／非命中範囲を比較して命中か外れの判別を行なう機能と、着弾座標に着弾マークをオーバレイする機能を有する映像編集データ制御装置とを備え、その映像編集データ制御装置内に前記記録媒体と記憶媒体が装着されてデータの授受が行なわれるように構成されていることを特徴とするものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施形態を図とともに説明する。図１は実施形態に係る射撃訓練装置のブロック図である。この射撃訓練装置は、例えば人物などの訓練映像が投影される標的スクリーン１と、弾丸がスクリーンを通過するときに発生する音を検出する３個以上の音響センサ２と、音速を補正するための温度センサ１９と、各音響センサ２からの到達時間差に基づいてスクリーン１における着弾座標を算出する着弾位置算出ユニット３と、標的スクリーン１に訓練映像を投影する投影装置４と、投影映像を記録した記録媒体５と、命中範囲／非命中範囲データを１フレーム毎に予め記憶した記憶媒体６と、映像編集データ処理装置７を備えている。この映像編集データ処理装置７は、記録媒体５と記憶媒体６の再生機能、着弾座標と命中範囲／非命中範囲データを比較照合して命中判定を行ない判別結果により命中映像と非命中映像とのうち一方を選択して映像信号を出力する機能、ならびに訓練映像に着弾マークを表示するオーバレイ機能を併せ持っている。
【０００８】
さらにこの映像編集データ処理装置７より出力された映像信号を記録再生できる記録再生装置１３と、訓練結果を印字できる印字装置８と、映像再生の映像信号と映像編集データ処理装置７より出力される映像信号を切り替える映像切替器３２と、これら映像を投影装置４と記録再生装置１３とモニタ装置１１に分岐する映像分岐器１４と、操作室でオーバレイ表示された訓練映像を確認するためのモニタ装置１１と、操作ボタンなどを表示する訓練画面及び評価表を表示する操作画面装置１２と、映像編集データ処理装置７で出力された映像訓練用の音声信号を増幅して出力するアンプ装置２０ならびにスピーカ装置１０などを有している。
【０００９】
前記映像編集データ処理装置７は、前述のように着弾座標と命中範囲／非命中範囲データを照合して、その判定結果により命中映像又は非命中映像を出力し、かつ、着弾マークをオーバレイさせる機能を一括で制御している。
【００１０】
これによりデータ通信による時間差を着弾位置算出ユニット３で単一にすることにより通信時間をほぼ確定でき、遅延分のフレーム管理をすることにより、着弾したフレームの特定が容易かつ迅速になる。また通信レートが一定のため、通信時間差が簡単に算出できる。
【００１１】
図２は、映像編集データ処理装置７内の構成を示すブロック図である。記録媒体５と映像編集器２１は映像編集データ処理装置７内でローカルバス２２で繋がってデータの授受がなされる。訓練映像は記録媒体５に圧縮状態で格納されている。
【００１２】
指定された訓練映像のファイルを読出し、ＲＡＭ２３で一定量の映像音声データを一時的に蓄える。このデータ中の必要データをＦＰＧＡ３１により転送し、コーデック３０して圧縮されたデータを伸長し、スピーカ装置１０から映像音声信号を出力する。
【００１３】
着弾した場合、着弾マークをオーバレイ合成部２５でオーバレイし、解像度変換部２６で所定の解像度に変換し、ＲＧＢ信号を投影装置４ならびにモニタ装置１１に映像信号として出力する。図中の２４はコーデックである。
【００１４】
またオーバレイされた信号をエンコーダで変換し、通常のＮＴＳＣ信号で映像信号を出力することもできる。オーバレイは、着弾位置算出ユニット３（図１参照）により送信された着弾データに基づいて着弾マークおよび射撃チャンスタイムに関する情報メッセージのグラフィック映像信号を合成している。これらの機能を用いて訓練映像の再生開始、終了、一時停止などを制御している。
【００１５】
図３は本発明の実施形態に係る射撃訓練装置の使用状態を示す外観図である。標的スクリーン１の大きさは２．４ｍ×１．５ｍと大型であり、標的スクリーン１を支持する枠体３３の各辺に３個以上の音響センサ２（本実施形態では４個）と、弾速の補正計算のための温度センサ１９が設けられている。標的スクリーン１は直接実弾を撃ち込むため、その被弾時の損傷を極力少なくするために、柔らかくかつ伸び率の大きい（例えば伸び率７００％）ゴムを使用している。また、標的スクリーン１は、投影装置４からの訓練映像を投影したときの視認性を良くするため、つや消しタイプのスクリーンが使用されている。
【００１６】
標的スクリーン１の前には投影装置４が配置され、また適所にスピーカ装置１０が設置されている。管制装置３４は、前記着弾位置算出ユニット３、記録媒体５、記憶媒体６、映像編集データ制御装置７、印字装置８、通信装置９、モニタ装置１１、操作画面装置１２、記録再生装置１３、映像分配器１４、アンプ装置２０、映像切替器３２などを内蔵している。射撃訓練者Ｍは、訓練映像が投影された標的スクリーン１に向けて実弾の射撃訓練を行なう。
【００１７】
図４は、標的スクリーン１上における着弾座標位置の算出方法を説明するための図である。図中のＳ１，Ｓ２，Ｓ３は音響センサ２の配置位置（本実施形態ではｘ軸方向に配置されている）、Ｐは着弾位置を示している。
【００１８】
音響センサ２ａの検出時刻から音響センサ２ｂの検出時刻までの時間をＴ１、音響センサ２ｃの検出時刻から音響センサ２ｄの検出時刻までの時間をＴ２、音響センサ２ａ−音響センサ２ｂの距離および音響センサ２ｂ−音響センサ２ｃの距離をＬ、着弾座標をＰ（ｘ０　，ｙ０　）、音響センサの各座標をＳ１（−Ｌ，０），Ｓ２（０，０），Ｓ３（Ｌ，０）、絶対零度の音速をＣ０　，絶対零度をＴ０，　温度センサによる検出温度をＴ，音速をＣとすると、音速Ｃ、着弾位置のｘ０　座標、ｙ０　座標は下式（１）〜（３）で表せる。
【００１９】
Ｃ＝Ｃ０　√｛（Ｔ０　＋Ｔ）／Ｔ０　｝　　　　　　　　　　　　　　　……（１）
ｘ０　＝｛（Ｔ１−Ｔ２）（Ｃ２　Ｔ１Ｔ２＋Ｌ２　）｝／｛２Ｌ（Ｔ１＋Ｔ２）｝……（２）
ｙ０　＝√（Ｌ１２　−ｘ０　２　）　　　　　　　　　　　　　　　　　　……（３）
但し、Ｌ１はＰ−Ｓ２間の距離であり、下式（４）となるものとする。
【００２０】
Ｌ１＝｛２Ｌ２　−Ｃ２　（Ｔ１２　＋Ｔ２２　）｝／｛２Ｃ（Ｔ１＋Ｔ２）｝……（４）
着弾位置の座標ｙ０　については、音響センサ２がｘ方向に配置されているため、計算精度が座標ｘ０　よりも悪くなる。そのため標的スクリーン１のＸ方向とＹ方向にそれぞれ音響センサ２を設置することにより、着弾座標計算の精度を上げている。また各辺に４個以上の音響センサが設置されている場合、弾が通過した差異に発生した音を最も速く検知した音響センサとその音響センサに最も近い音響センサの検出信号に基づいて計算を行なう。
【００２１】
記録再生装置１３は、オーバレイしたグラフィック映像信号をリアルタイムに録画でき、その録画映像を投影装置４を用いて標的スクリーン１に投影することがてきる。また、本射撃訓練装置は、一般の映像及び撮影した映像を用意して記録再生装置１３（図１参照）にセットして訓練を開始し、射撃が行なわれると着弾位置に着弾マークを表示する機能を有している。但し、命中判定や映像分岐等の機能は有していない。前述のように記録、再生を行なうには、ビデオレコーダのようなものが望ましい。
【００２２】
前記記憶媒体６には、１つの画像に対して標的外れ、標的手・足、標的胴体、標的頭・心臓の４つに分割して、データとして格納されている。これらのデータに基づいて評価表に命中した箇所を表示する。また、画像に前記命中／非命中のデータが無い場合は射撃をしてはいけない状態として、訓練映像に射撃チャンス外のブラフィック映像を合成して標的スクリーン１に投影する。そのため射撃チャンス（命中データがあるフレーム）から着弾した時間を算出することができ、その算出結果を評価表に表示する。その時間の計算は、射撃チャンス開始フレームから実際に着弾があったフレーム番号の差より算出可能である。また、１秒間に３０フレームの訓練映像及び命中データがある。
【００２３】
訓練の画像は、１回の訓練に複数個の訓練映像が選択でき、連続して訓練できるようになっている。また、１つの訓練映像には、複数個の射撃チャンスを設けている。さらに通常は、標的物が逃げたり襲って来たりする映像を一連で記録している。これとは別のファイルに命中した後の訓練映像を保存しており、射撃チャンス中に命中すると前記ファイルを読出し、命中後の訓練映像を出力する。命中しなかった場合は、一連の訓練映像をそのまま出力する。訓練映像の射撃チャンスの時間配分は、各訓練毎に変化をもたせるように訓練映像を撮影する。これらの訓練映像及び命中範囲データが膨大となるため、ハードディスクなどの磁気ディスクあるいは光ディスクが望ましい。
【００２４】
図５は、命中／非命中の判定方法を説明するための図である。データ処理装置７は標的スクリーン１に着弾があるのを待つ（Ｓ１，Ｓ２）。そして着弾があると着弾位置算出ユニット３で計算された（Ｓ３）着弾座標を入力する。その後、着弾時に投影されていた訓練映像における着弾座標に対応した箇所の命中／非命中のデータおよび得点が格納されている記憶媒体６上のアドレス値を計算する（Ｓ４）。記憶媒体６では、映像１フレーム毎に（映像は１秒間に約３０フレームある）、かつ１フレームを縦横にそれぞれ細かく分割し、それぞれの分割区分毎に命中／非命中のデータおよび得点が記憶されている。なお、記憶媒体６に全ての訓練映像のデータを記憶していない場合は、着弾のあったフレームを記憶媒体６に記憶している対応するフレームへ変換した（Ｓ３’）後、アドレス値の計算を行なう。
【００２５】
その後、データ処理装置７は計算したアドレス値についてのデータを記憶媒体６から読み出す（Ｓ５）。そして入力部で予め入力した特定部分の選択状態と、記憶媒体６から読み出したデータと着弾位置座標から命中／非命中の判定をする（Ｓ６）。ここで命中の場合は（Ｓ７でＹＥＳ）、命中した映像が格納されているフレームからその画像を再生する（Ｓ８）。一方、外れた場合は（Ｓ７でＮＯ）、外れた映像が格納されているフレームからその画像を再生する（Ｓ９）。これらにより、１つの着弾に対する命中／非命中の判定処理が終了する（Ｓ１０）。
【００２６】
さらにデータ処理装置７は射撃チャンスとなった時点から実際に射撃するまでの時間を計算し、その時間を射撃反応時間として得点化し、命中／非命中の得点とともに採点してその結果を印字装置８から出力する。
【００２７】
訓練映像が格納されている記録媒体５と命中／非命中の得点などが格納されている記憶媒体６は、原則として１対１に対応している。そして異なる訓練映像を作成した場合には、その映像に対応させて、記憶媒体６における命中／非命中の得点についてのデータをその記録媒体５とセットで作成及び交換することにより、新たな訓練映像を用いて射撃訓練が可能となる。
【００２８】
ここで記憶媒体６において記憶するデータ量は、１フレーム当たりの画像分割を縦４８０ドット、横５１２ドットとし、１区画当たりの得点データを８ビットで表し、１つの訓練映像当たりで５秒間の命中／非命中の得点データを待ち、１５種類の訓練映像があるとすると、４８０ドット×５１２ドット×８ビット×５秒×３０フレーム×１５種／８ビットで約５５３Ｍバイトとなる。
【００２９】
訓練映像すべてにフレーム番号を付け、記憶媒体６に記憶するフレームを射撃チャンス期間の偶数フレームとする。着弾のあったフレームが偶数フレームの場合、そのフレームの記憶媒体６上のアドレス値を計算し、着弾のあったフレームが奇数フレームの場合は次の偶数フレームの記憶媒体６上のアドレス値を計算する。これにより記憶媒体に記録すべきデータは半分にすることができ、同じ記録容量の記憶媒体６で２倍の訓練映像の命中／非命中データを記憶することができる。
【００３０】
【発明の効果】
前述のように本発明は、訓練映像が投影される標的スクリーンと、その標的スクリーンに訓練映像を投影する投影装置と、弾丸が前記標的スクリーンを通過するときに発生する音を検出する複数の音響センサと、各音響センサの到達時間差信号に基づいて着弾座標位置を算出する着弾位置算出ユニットと、訓練映像を記録した記録媒体と、訓練映像に１フレーム毎に対応した命中範囲／非命中範囲を記憶した記憶媒体と、前記着弾位置算出ユニットによって算出された着弾座標位置と、前記記憶媒体に記憶されている命中範囲／非命中範囲を比較して命中か外れの判別を行なう機能と、着弾座標に着弾マークをオーバレイする機能を有する映像編集データ制御装置とを備え、その映像編集データ制御装置内に前記記録媒体と記憶媒体が装着されてデータの授受が行なわれるように構成されていることを特徴とするものである。
【００３１】
このように命中か外れの判別と着弾マークのオーバレイが１つの映像編集データ制御装置内で行なわれるから、通信は着弾位置算出ユニットからの通信のみとなり、通信時間差が確定できることにより、精度の高い命中判定が行なえる撃訓練装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る射撃訓練装置のブロック図である。
【図２】その射撃訓練装置の中の映像編集データ制御装置のブロック図である。
【図３】その射撃訓練装置の使用状態を示す外観図である。
【図４】標的スクリーン上における着弾座標位置の算出方法を説明するための図である。
【図５】命中／非命中の判定方法を説明するためのフローチャートである。
【図６】従来提案された射撃訓練装置の一例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１　標的スクリーン
２　音響センサ
３　着弾位置算出ユニット
４　投影装置
５　記録媒体
６　記憶媒体
７　映像編集データ制御装置
８　印字装置
９　通信装置
１０　スピーカ装置
１１　モニタ装置
１２　操作画面装置
１３　記録再生装置
１４　映像分配器
１５　着弾座標計測部
１６　映像再生器
１７　データ処理制御部
１８　スーパーインポーズ合成装置
１９　温度センサ
２０　アンプ装置
２２　ローカルバス
２３　ＲＡＭ
２４，３０　コーデック
２５　オーバレイ合成部
２６　解像度変換部
３１　ＦＰＧＡ
３２　映像切替器
３３　枠体
３４　管制装置
Ｍ　射撃訓練者
【図１】
2004108635.tif 000003
【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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