О лазерном тире

Назначение лазерного тира

Программно-аппаратный комплекс LaserTrainer представляет собой компьютерный тренажер для имитации беспулевой стрельбы с использованием макетов стрелкового оружия со встроенными лазерными излучателями.
Комплекс предназначен:

• для проведения учебных занятий по огневой подготовке в рамках предмета «Защита отечества» для учеников 10–11 классов общеобразовательных школ;
• для обучения стрельбе, проведения соревнований и организации развлечений с использованием макетов стрелкового оружия с лазерными излучателями.

Как устроен лазерный тир

Принцип работы интерактивного лазерного тира совершенно простой и понятный.
Вы «стреляете» с помощью лазерного излучателя коротким световым импульсом по экрану, на котором демонстрируется виртуальная сцена тира или местности. Видеокамера постоянно «наблюдает» за экраном и как только обнаруживает отметку лазерного луча — тут же сообщает об этом компьютеру. Компьютер в свою очередь рассчитывает координаты «выстрела» в виртуальном пространстве и соответствующим образом видоизменяет демонстрируемую «картинку», например, «отрисовывает» попадание пули по мишени.

Как происходит обнаружение отметки лазерного луча?

Видеокамера постоянно наблюдает за экраном, на котором транслируется виртуальная сцена и по которому «стреляют» из лазерного оружия. Изображение с видеокамеры поступает в компьютер, в специальную программу — модуль распознавания. Этот модуль выполняет очень простую операцию: он сравнивает предыдущий кадр с новым и в случае появления «расхождений» — тут же сигнализирует об обнаружении движения в кадре. Наконец, модуль, используя встроенную логику обнаружения, отклоняет все ложные срабатывания и инициирует сигнал об обнаружении «выстрела».

Для чего нужна калибровка лазерного тира?

Все очень просто: проектор создает на демонстрационном экране изображение со своим разрешением, а видеокамера имеет свое разрешение. Кроме того, экран может занимать только часть изображения видеокамеры. Следовательно, нужно свести вместе разные разрешения и очертить зону обнаружения камеры.
После этого комплекс будет распознавать отметки лазерного луча только в пределах заданной зоны обнаружения и не будет реагировать на световые помехи за пределами демонстрационного экрана.

Как рассчитываются координаты отметки выстрела на проекционном экране?

После проведения калибровки программному обеспечению LaserTrainer уже известны все характеристики изображения и виртуального пространства стрелкового упражнения (игры) и все необходимые коэффициенты расчета.
Отметка лазерного луча обнаруживается в поле зрения камеры и имеет координаты «картинки» камеры. Затем эти координаты пересчитываются в виртуальное пространство упражнения (игры), инициируется необходимая «отрисовка» (например, попадания пули). А дальше изображение упражнения (игры) транслируется с помощью проектора на демонстрационном экране.

 

Откуда берутся искажения на изображении?

Видеокамера не может быть установлена по оси объектива проектора. Поэтому неизбежно появление геометрических искажений изображения. Простые видеокамеры (именно такие используются в лазерном тире) не имеют встроенных средств корректировки геометрических искажений, поэтому эту задачу решает программное обеспечение LaserTrainer. И поэтому нужно проводить калибровку тира перед изменением местоположения видеокамеры или проектора.
Демонстрационный экран в поле обзора камеры принимает вид трапеции с наклонными сторонами. В зависимости от того, установлена ли видеокамера выше или ниже проектора, трапеция будет перевернутой или правильной.

 

Почему используют лазер?

Дело в том, что лазерный луч обладает яркостью, существенно превышающей яркость «картинки», которая транслируется на экране. А значит, компьютер всегда будет уверенно и точно обнаруживать появление отметок лазерного луча.

В лазерном тире используются маломощные (до 5 мВт) лазерные излучатели в видимом спектре. Например, для излучателя в красном оптическом диапазоне длина волны лазерного излучения составляет 632- 650 нм. Диаметр точки не превышает 6 мм даже на большой дистанции «выстрела».

 

Для чего устанавливают световой фильтр на видеокамеру?

Если транслируется динамическое изображение, то компьютер может среагировать на «движение в кадре» и классифицировать его как «выстрел». Чтобы избежать этого, искусственно «загрубляют» изображение для уверенного обнаружения только отметки лазерного луча. При этом динамические сцены в транслируемом изображении «гасятся» фильтром и благодаря специальной пороговой логике обнаружения не вызывают события обнаружения выстрела.
Именно с этой целью на видеокамеру дополнительно устанавливают световой фильтр. Если используется красный лазер, то на объектив камеры устанавливают световой фильтр из красного стекла, если синий лазер — синий световой фильтр, если зеленый лазер — зеленый световой фильтр.
В результате фильтрации видеосигнала, компьютер, следящий за изменениями на изображении с камеры, обнаруживает только яркие отметки лазерного луча.
И наконец, если вы используете в интерактивном лазерном тире только статические «картинки», например, изображения мишеней, то при отсутствии внешних «засветок» на проекционном экране светофильтр на камеру можно не устанавливать.

 

Можно ли в лазерном тире использовать обычный телевизор?

Нет. Этого делать не рекомендуется. Несмотря на то что лазер в макетах стрелкового оружия обладает небольшой мощностью, все же ее достаточно, чтобы добавить нежелательные искажения изображения или даже со временем привести к разрушению покрытия экрана телевизора. В телевизоре с электронно-лучевой трубкой таким покрытием является люминофор кинескопа, в плазменных панелях — люминофор ячеек, а в современных ЖК панелях — жидкие кристаллы.
Кроме того, принцип создания изображения на телевизоре и на проекционном экране противоположный по своей сути: в первом случае изображение излучается с экрана, во втором — отражается. Как правило, телевизоры с активным излучением не обладают хорошими свойствами отражения. А это означает, что отметка лазерного луча на экране телевизора будет выглядеть не так ярко, как на проекционном экране, что приведет к появлению пропусков «выстрелов».