CCD摄像机激光打靶信号处理系统研究(8)
硬盘容量：250 G；
显卡：NVIDA GeForce G1；
屏幕：14.1 寸液晶显示屏；
综合以上计算机的硬件性能指标，且系统采用单屏显示，计算机能够满足整个系统在处理速度和性能上的需求。
2.6 本章小结
本章首先简要介绍了整个系统的工作过程，紧接着详细阐述了系统中主要器件的工作原理、结构及分类等。主要有激光器的结构、分类和工作原理；摄像机的结构、分类和工作原理；冲锋枪的发射机理；最后阐述了计算机的作用和技术指标。只有了解掌握了这些基本原理和性能，才能进一步进行后面的学习和设计工作。
3 硬件系统设计与选择
3.1 硬件系统的总体设计方案
激光模拟打靶系统设计与靶环图像处理技术研究系统的硬件总体设计方案如图 3.1所示。其硬件系统主要由激光枪，靶面装置，摄像机，图像采集卡，存储并处理图像的 计算机等几部分组成。
图3.1 硬件系统总体设计方案
系统硬件平台主要分为靶纸和摄像机的固定调节部分及图像采集部分。在选择硬件设备时，主要考虑以下几个方面：
（1）激光枪
激光枪是整个系统的发射部分，其作用是发射准直的激光束，为了更真实的模拟实弹射击的过程，我们将激光器放到冲锋枪的枪体中，使激光束从枪管中并与枪管平行的方向发射出来。激光器采用的是功率较大的半导体激光器，冲锋枪采用 7.62mm 口径的冲锋枪。
（2）摄像机
摄像机分为电子管式摄像机和固体器件摄像机两种。根据光图像转换成电子图像的原理不同，又可以将电子管式摄像机划分为光电子发射效应式和光导效应式两种类型，由于电子管是电子管式摄像机的重要元件，所以相比于固体器件摄像机体积要大得多。固体器件摄像机主要包括 CMOS 型和 CCD 型两种，本系统中采用成本较低体积较小的彩色 CCD 摄像机。
（3）靶面装置
靶面装置主要包括靶纸和光具座。一般射击用的靶面分为胸环靶和环靶两种，如图3.2 所示。环靶可用纸、布或其它适当的材料制成，但在同一次比赛中，则要求材料相同、规格统一。本系统中，靶面采用的是标准的军用环靶，靶纸采用的是方便折叠和可重复使用的布质材料。
环靶 （b）胸环靶
图3.2 射击用的环靶与胸环靶
（4）图像采集卡
视频图像采集卡的作用是将摄像机摄取的模拟图像信号转换成数字图像信号，以方便计算机进行处理。一般视频图像采集卡都带有自己的帧缓冲存储器，用于存放所采集到的图像数据。采集卡采集图像的速度要达到或高于 PAL 标准的 25 帧/秒，才能满足实时处理的要求。本设计采用的是DH-CG300 视频图像采集卡。
（5）计算机
计算机的运行和处理速度直接决定着系统的实时处理速度，本系统采用的是配置较高的台式机，其具体参数已在第二章给出，能够满足实时处理的要求。
3.2 自动报靶系统的工作过程
自动报靶系统的工作过程如图 3.3 所示。首先，将靶纸固定在光具座上，并调节到合适的高度。在靶纸前方 50 米处放置激光枪。将摄像机放置在三脚架上，将三脚架调节到合适的高度，以使摄像机能够拍摄到完整清晰的靶面图像。将摄像机与计算机连接，图像采集卡插在微机的扩展槽上，并和摄像机连接使用。当所有的硬件设备都安装完成以后，启动计算机，打开摄像机，初始化图像采集卡，并再次调节激光枪和三脚架的位置及高度。当所有的初始准备工作完成以后，通知射击者进入射击位置，然后计算机发出射击指令，开始射击。射击过程中，摄像机对靶面图像进行实时采集，并通过视频传输线将摄取到的靶面图像存入计算机，由计算机中的图像处理系统进行处理，得出打靶成绩。对于图像处理系统，由于摄取到的图像是视频模拟图像，需通过图像采集卡转换为相应的数字图像。然后对数字图像进行预处理，包括灰度处理、中值滤波等步骤，紧接着将靶面背景图像与靶面目标图像进行相减运算等图像处理工作。通过取灰度平均值的方法获取靶环中心位置，并通过重心法获取激光斑点的中心位置[24]，从而通过计算激光光斑中心到靶环中心的距离，来确定打靶环数并输出成绩，实现自动报靶的功能。
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