[发明专利]一种采用增强现实技术的单兵轻武器射击训练的方法和系统

权利要求书

1.一种采用增强现实技术的虚拟射击方法，其特征在于，该方法包括：智能手机中视频跟踪模块接收头盔装置中摄像模块发送的真实场景图像数据，获取目标位置，智能手机中三维注册模块获取真实环境摄像机的世界坐标，智能手机中陀螺仪装置获取射击者相对水平面的三维局部坐标，智能手机中坐标变换模块记录摄像模块中摄像机的投影矩阵，并将陀螺仪的三维局部坐标转换成三维全局坐标，智能手机中虚拟目标生成模块将视频跟踪模块获取的真实环境中的目标位置生成虚拟目标，智能手机中射中验证模块验证射击者是否击中虚拟目标，如击中虚拟目标，虚拟目标受伤动作模块选择射中验证模块验证虚拟目标击中后的动作模型，根据虚拟目标射击动作模块设定的动作实施虚拟目标射击动作，并将射击信息发送给受伤验证模块验证射击信息是否击中射击者，当击中射击者智能手机振动装置发出振动提示受伤，智能手机中虚实图像融合模块将虚拟目标添加到真实环境中。

2.根据权利要求1所述的虚拟射击方法，其特征在于：所述的获取真实环境世界坐标系的方法进一步包括：利用快速鲁棒性特征点检测算法对捕获到的视频图像帧进行特征点的检测，使用光流算法对检测到的特征点进行跟踪，使用随机抽样一致性算法对每一帧图像的特征点与模版图像的特征点进行匹配，获取真实环境的世界坐标。

3.根据权利要求1所述的虚拟射击方法，其特征在于：虚拟目标生成模块根据真实环境摄像机的投影坐标，计算摄像头坐标系与世界坐标系之间的平移、旋转矩阵，由随机函数随机生成多个虚拟射击目标。

4.根据权利要求1所述的虚拟射击方法，其特征在于：当射击者射击的虚拟目标出现在所述枪系统中瞄准摄像头捕获画面的中心位置时，射击者击中所述虚拟目标；当虚拟目标射击的轨迹穿过以射击者为中心的包围盒时，虚拟目标击中射击者。

5.根据权利要求1所述的的虚拟射击方法，其特征在于，受伤验证模块验证虚拟目标是否射中射击者具体为：根据陀螺仪获取的射击信息，确定虚拟目标射击的弹道射线L的坐标，根据训练者的投影坐标确定一个与弹道射线L垂直的包围盒区域O，如果射线L穿过包围盒区域O则表示虚拟目标射中训练者。

6.一种使用增强现实技术的单兵轻武器虚拟射击训练的系统，该系统包括：头盔装置、枪系统、智能手机，其中：头盔装置包括：摄像模块、显示模块，智能手机包括：视频跟踪模块、三维注册模块、陀螺仪装置、坐标变换模块、虚拟目标生成模块、射中验证模块、虚拟目标受伤动作模块、虚拟目标射击动作模块、受伤验证模块、受伤效果模块、数据存储装置、虚实图像融合模块，枪系统包括：射击模块、瞄准摄像模块，其特征在于，

摄像模块，用于获取真实环境的场景图像数据并将所述的图像数据发送给智能手机；显示模块，用于显示真实环境和虚拟目标的融合场景数据；射击模块，用于发送射击者的射击命令信息；瞄准摄像模块，用于获取射击者的射击信息并发送至智能手机；视频跟踪模块，用于接收摄像模块发送的真实场景图像数据；三维注册模块，用于获取所述真实环境摄像机的世界坐标；陀螺仪装置，用于获取射击者水平面的三维局部坐标；坐标变换模块，用于记录摄像模块中摄像机的投影矩阵和将所述陀螺仪的三维局部坐标转换为三维世界坐标；虚拟目标生成模块，用于将真实环境中的位置生成虚拟目标；射中验证模块，用于验证射击者是否击中虚拟目标；虚拟目标受伤动作模块，用于选择所述射中验证模块验证虚拟目标击中后的动作模型；虚拟目标射击动作模块，用于设定虚拟目标射击的动作，并将射击信息发送给受伤验证模块；受伤验证模块，用于验证所述虚拟目标射击动作模块的射击信息是否击中射击者；振动装置，当击中射击者后，控制智能手机发出振动信息；数据存储装置，用于存储射击者射击虚拟目标的详细信息和虚拟目标射击的详细信息；虚实图像融合模块，用于将虚拟目标添加到真实环境中得到增强现实环境的融合视频帧。

7.根据权利要求6所述的的系统，其特征在于，虚拟目标生成模块获得真实环境摄像机的投影坐标，确定摄像头坐标系与世界坐标系之间的平移、旋转矩阵，由随机函数随机生成多个虚拟射击目标的位置。