способ определения точности стрельбы дробовых ружей
Классы МПК: | F41J5/02 фотоэлектрические |
Автор(ы): | Апетьян О.С., Никитин С.Б., Судариков Н.И., Титов А.Л. |
Патентообладатель(и): | Апетьян Олег Степанович, Никитин Сергей Борисович, Судариков Николай Иванович, Титов Александр Леонидович |
Приоритеты: |
подача заявки:
2001-08-31 публикация патента:
27.05.2003 |
Изобретение относится к стрелковой технике, а именно к технике определения точности стрельбы дробовых ружей. Технический результат - снижение трудоемкости определения и повышение его точности. Согласно изобретению производят выстрел из дробового ружья по мишени в точку прицеливания, в качестве которой используют метку для прицеливания. Затем матричным фотоприемником преобразуют оптические сигналы в электрические. Запоминают электрические сигналы фотоприемников. Считывают сигналы фотоприемников и преобразуют их в цифровой код, пропорциональный значению электрического сигнала, и запоминают их в виде двумерного массива, соответствующего матрице фотоприемников. Сравнивают кодированные сигналы фотоприемников с верхним из двух пороговых значений и принимают решение о принадлежности сигнала одному из трех возможных типов участков мишени, а именно дробовой отметке, непораженному участку мишени или метке для прицеливания, при превышении верхнего порогового значения, если по априорным данным средняя яркость этого типа участка мишени больше средней яркости двух других типов участков мишени, а при непревышении верхнего порогового значения сравнивают кодированный сигнал с нижним пороговым значением и принимают решение о принадлежности сигнала одному из двух других типов участков мишени по непревышению нижнего порогового значения. Если по априорным данным средняя яркость этого типа участка мишени меньше средней яркости остальных типов участков мишени, запоминают в цифровом виде номера строк и столбцов элементов массива с кодами сигналов дробовых отметок и кодом сигнала метки для прицеливания, определяют координаты дробовых отметок и метки для прицеливания в плоскости мишени. Определение координат центра дробовой осыпи производят суммированием координат дробовых отметок по каждой из осей координат с последующим делением суммы на общее число дробовых отметок, а точность выстрела определяют как отклонение центра дробовой осыпи от метки для прицеливания. Причем в качестве параметров для определения отклонения центра дробовой осыпи от метки для прицеливания используют разности их координат по каждой из осей координат. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3
Формула изобретения
1. Способ определения точности выстрела дробовых ружей, заключающийся в том, что производят выстрел из дробового ружья по мишени в точку прицеливания, затем матричным фотоприемником, помещенным в плоскость сформированного объективом оптического изображения мишени, преобразуют оптические сигналы в электрические, величина которых пропорциональна яркости оптического сигнала, запоминают электрические сигналы фотоприемников, считывают сигналы фотоприемников, по этим сигналам определяют положение центра дробовой осыпи и точки прицеливания и определяют точность выстрела, как отклонение центра дробовой осыпи от точки прицеливания, отличающийся тем, что в качестве точки прицеливания используют метку для прицеливания, причем перед определением положения центра дробовой осыпи и метки для прицеливания электрические сигналы фотоприемников преобразуют в цифровой код, пропорциональный значению электрического сигнала, и запоминают их в виде двумерного массива, соответствующего матрице фотоприемников, сравнивают кодированные сигналы фотоприемников с верхним из двух пороговых значений и принимают решение о принадлежности сигнала одному из трех возможных типов участков мишени, а именно дробовой отметке, непораженному участку мишени или метке для прицеливания, при превышении верхнего порогового значения, если по априорным данным средняя яркость этого типа участка мишени больше средней яркости двух других типов участков мишени, а при непревышении верхнего порогового значения сравнивают кодированный сигнал с нижним пороговым значением и принимают решение о принадлежности сигнала одному из двух других типов участков мишени по непревышению нижнего порогового значения, если по априорным данным средняя яркость этого типа участка мишени меньше средней яркости остальных типов участков мишени, запоминают в цифровом виде номера строк и столбцов элементов массива с кодами сигналов дробовых отметок и кодом сигнала метки для прицеливания, определяют координаты дробовых отметок и метки для прицеливания в плоскости мишени, для чего для каждого элемента массива с кодом сигнала дробовой отметки и для элемента массива с кодом сигнала метки для прицеливания находят попарно разности номеров их строки и столбца и номеров строки и столбца элемента массива, соответствующего участку мишени, принятому за начало координат, и умножают полученные разности на величину линейного разрешения фотоприемника в плоскости мишени, определение координат центра дробовой осыпи производят суммированием координат дробовых отметок по каждой из осей координат с последующим делением суммы на общее число дробовых отметок, а в качестве параметров для определения отклонения центра дробовой осыпи от метки для прицеливания используют разности их координат по каждой из осей координат. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что решение о принадлежности сигнала дробовой отметке принимают по превышению верхнего порогового значения, а метке для прицеливания по непревышению нижнего порогового значения, если по априорным данным средняя яркость дробовой отметки больше средней яркости непораженного участка мишени, а средняя яркость метки для прицеливания меньше средней яркости непораженного участка мишени.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к стрелковой технике, а более конкретно, к области определения количественных и качественных характеристик боя дробовых ружей и дробовых снарядов. В дальнейшем под дробовым ружьем понимается комплекс "ружье - патрон". Точность выстрела дробового ружья определяется как отклонение центра дробовой осыпи от точки прицеливания. Точность боя ружья оценивается по серии выстрелов как среднее отклонение центров дробовых осыпей от точки прицеливания или, что то же, как средняя точность выстрелов. Известен наиболее простой способ [1] определения точности выстрела, заключающийся в том, что производят выстрел по мишени, на которой предварительно установлена метка для прицеливания, расчетно-графическим или графическим способом находят центр дробовой осыпи и вручную измеряют отклонение центра осыпи от точки прицеливания. В известном способе центр дробовой осыпи определяется приближенно, "на глазок", поэтому и точность выстрела определяется с ошибкой. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ [2], заключающийся в том, что производят выстрел по мишени в точку прицеливания, матричным фотоприемником, помещенным в плоскость сформированного объективом оптического изображения мишени, преобразуют оптические сигналы, идущие от мишенной плоскости, в электрические, запоминают электрические сигналы фотоприемников, последовательно считывают сигналы фотоприемников и с помощью телевизионной системы получают изображение мишенной плоскости с дробовыми отметками и точкой прицеливания на экране устройства отображения результатов стрельбы (монитора), после чего расчетно-графическим или графическим методом определяют положение центра дробовой осыпи, а точность выстрела ружья при этом можно определить как отклонение центра дробовой осыпи от точки прицеливания, умноженное на линейное увеличение системы "объектив - монитор". В качестве точки прицеливания в известном способе используется геометрический центр мишени. Рассмотренным известным способом точность боя также определяется с ошибкой, так как центр осыпи оценивается с низкой точностью, связанной с расчетно-графическим или графическим методом оценки, т.е. оператор выполняет замеры на экране монитора с помощью линейки вручную с последующими вычислениями. Сущность предлагаемого изобретения заключается в следующем. Изобретение решает задачу уменьшения участия оператора как в процессе получения данных для определения точности стрельбы дробовых ружей, так и в процессе обработки этих данных, и, как следствие, уменьшения трудоемкости и повышения точности. Последнее можно рассматривать в качестве технического результата, получаемого от использования изобретения. Для достижения указанного технического результата в предлагаемом способе осуществляются следующие действия. Производят выстрел из дробового ружья по мишени с меткой для прицеливания в качестве точки прицеливания, затем матричным фотоприемником, помещенным в плоскость сформированного объективом оптического изображения мишени, преобразуют оптические сигналы в электрические, величина которых пропорциональна яркости оптического сигнала, запоминают электрические сигналы фотоприемников, считывают сигналы фотоприемников и преобразуют их в цифровой код, пропорциональный значению электрического сигнала, и запоминают их в виде двумерного массива, соответствующего матрице фотоприемников, сравнивают кодированные сигналы фотоприемников с верхним из двух пороговых значений и принимают решение о принадлежности сигнала одному из трех возможных типов участков мишени, а именно дробовой отметке, непораженному участку мишени или метке для прицеливания, при превышении верхнего порогового значения, если по априорным данным средняя яркость этого типа участка мишени больше средней яркости двух других типов участков мишени, а при непревышении верхнего порогового значения сравнивают кодированный сигнал с нижним пороговым значением и принимают решение о принадлежности сигнала одному из двух других типов участков мишени по непревышению нижнего порогового значения, если по априорным данным средняя яркость этого типа участка мишени меньше средней яркости остальных типов участков мишени, запоминают в цифровом виде номера строк и столбцов элементов массива с кодами сигналов дробовых отметок и кодом сигнала метки для прицеливания, определяют координаты дробовых отметок и метки для прицеливания в плоскости мишени, для чего для каждого элемента массива с кодом сигнала дробовой отметки и для элемента массива с кодом сигнала метки для прицеливания находят попарно разности между номерами их строки и столбца и номерами строки и столбца элемента массива, соответствующего участку мишени, принятому за начало координат, и умножают полученные разности на величину линейного разрешения фотоприемника в плоскости мишени, определение координат центра дробовой осыпи производят суммированием координат дробовых отметок по каждой из осей координат с последующим делением суммы на общее число дробовых отметок, а точность выстрела определяют как отклонение центра дробовой осыпи от метки для прицеливания, причем в качестве параметров для определения отклонения центра дробовой осыпи от метки для прицеливания используют разности их координат по каждой из осей координат. Технический результат, получаемый при выполнении совокупности вышеуказанных действий, обусловлен тем, что в результате этих действий обеспечивается измерение в цифровой форме координат дробовых отметок и метки для прицеливания в плоскости мишени в качестве данных для определения точности выстрела, позволяющее производить вычисление точности выстрела компьютером. Последнее является обоснованием причинно-следственной связи между техническим результатом и существенными признаками изобретения. Сравнение предлагаемого способа определения точности стрельбы дробовых ружей со способом, принятым за прототип, показывает, что общими с прототипом действиями являются следующие. Производят выстрел из дробового ружья по мишени в точку прицеливания, затем матричным фотоприемником, помещенным в плоскость сформированного объективом оптического изображения мишени, преобразуют оптические сигналы в электрические, величина которых пропорциональна яркости оптического сигнала, запоминают электрические сигналы фотоприемников, считывают сигналы фотоприемников, по этим сигналам определяют положение центра дробовой осыпи и точки прицеливания, а точность выстрела определяют как отклонение центра дробовой осыпи от точки прицеливания. Отличительными признаками (действиями) являются следующие. В качестве точки прицеливания используют метку для прицеливания, а перед определением центра дробовой осыпи электрические сигналы фотоприемников преобразуют в цифровой код, пропорциональный значению электрического сигнала, и запоминают их в виде двумерного массива, соответствующего матрице фотоприемников, сравнивают кодированные сигналы фотоприемников с верхним из двух пороговых значений и принимают решение о принадлежности сигнала одному из трех возможных типов участков мишени, а именно дробовой отметке, непораженному участку мишени или метке для прицеливания, при превышении верхнего порогового значения, если по априорным данным средняя яркость этого типа участка мишени больше средней яркости двух других типов участков мишени, а при непревышении верхнего порогового значения сравнивают кодированный сигнал с нижним пороговым значением и принимают решение о принадлежности сигнала одному из двух других типов участков мишени по непревышению нижнего порогового значения, если по априорным данным средняя яркость этого типа участка мишени меньше средней яркости остальных типов участков мишени, запоминают в цифровом виде номера строк и столбцов элементов массива с кодами сигналов дробовых отметок и кодом сигнала метки для прицеливания, определяют координаты дробовых отметок и метки для прицеливания в плоскости мишени, для чего для каждого элемента массива с кодом сигнала дробовой отметки и для элемента массива с кодом сигнала метки для прицеливания находят попарно разности между номерами их строки и столбца и номерами строки и столбца элемента массива, соответствующего участку мишени, принятому за начало координат, и умножают полученные разности на величину линейного разрешения фотоприемника в плоскости мишени, определение координат центра дробовой осыпи производят суммированием координат дробовых отметок по каждой из осей координат с последующим делением суммы на общее число дробовых отметок, а в качестве параметров для определения отклонения центра дробовой осыпи от метки для прицеливания используют разности их координат по каждой из осей координат. Изобретение поясняется чертежами, где фиг.1 - блок-схема устройства для определения точности выстрела дробовых ружей. Устройство является одним из возможных вариантов, с помощью которого можно пояснить осуществление предлагаемого способа; фиг.2 - блок-схема упрощенного алгоритма получения изображения мишени на мониторе компьютера; фиг.3 - блок-схема алгоритма функционирования вычислителя. Предлагаемый способ определения точности выстрела дробовых ружей и боеприпасов состоит в следующем. Производят выстрел из дробового ружья по мишени в точку прицеливания, в качестве которой используется предварительно установленная прицельная метка. С помощью объектива получают изображение мишени. Изображение мишени, сформированное объективом, считывают матричным фотоприемником, помещенным в плоскость оптического изображения мишени, при этом расстояние между объективом и мишенью выбирают таким образом, чтобы поле зрения матричного фотоприемника перекрывало всю мишень. С помощью фотоприемника преобразуют оптические сигналы в электрические, запоминают эти сигналы в аналоговой форме, затем последовательно считывают сигналы фотоприемников и с помощью аналого-цифрового преобразователя преобразуют их в цифровой код. Полученные цифровые коды запоминают в памяти компьютера в виде двумерного массива, соответствующего матрице фотоприемников. Последовательно выбирая из памяти компьютера элементы этого массива, сравнивают каждый из них с двумя пороговыми значениями для выделения элементов массива, соответствующих дробовым отметкам и метке для прицеливания. Основой для выделения дробовых отметок и метки для прицеливания на фоне непораженных участков мишени служит различие яркостей их оптических сигналов или различие закодированных в цифровом виде значений сигналов соответствующих фотоприемников (значений элементов цифрового массива), другими словами - контраст между этими сигналами. Например, если мишень выполнена из частично прозрачного листа белой бумаги, а прицельная метка - в виде непрозрачного черного кружка, при этом освещение мишени производится с тыльной стороны, то изображения дробовых отметок будут выглядеть яркими точками по сравнению с непораженными участками мишени, а прицельная метка, наоборот, будет выглядеть черным пятном по сравнению с непораженными участками мишени. Соотношения закодированных сигналов фотоприемников в этом случае будут следующими: значения сигналов фотоприемников, соответствующих дробовым отметкам, будут превышать значения сигналов фотоприемников, соответствующих непораженным участкам мишени, а значения сигналов фотоприемников, соответствующих метке для прицеливания, будут минимальными - на уровне шумовых сигналов фотоприемников. Если эта же мишень освещается с фронтальной стороны, то непораженные участки мишени будут выглядеть более яркими, чем дробовые отметки, а прицельная метка по яркости может занимать как промежуточное положение между дробовыми отметками и непораженными участками, так и превышать яркость непораженных участков, что при прочих равных условиях зависит от способа формирования прицельной метки на мишени (стационарная метка в виде "яблочка", временная метка, наведенная лазерным лучом) и от оптических свойств ее материала. Так, при использовании для прицельной метки материала с коэффициентом отражения меньшим, чем коэффициент отражения материала мишени, прицельная метка по яркости будет занимать промежуточное положение между дробовыми отметками и непораженными участками мишени, если же прицельную метку выполнить из световозвращающего покрытия, то ее яркость будет превышать яркость непораженных участков мишени. Соотношения закодированных сигналов фотоприемников в этом случае будут следующими: сигналы фотоприемников, соответствующих непораженным участкам мишени, будут превышать сигналы фотоприемников, соответствующих дробовым отметкам, которые будут иметь минимальные значения - на уровне шумовых сигналов фотоприемников. Уровень сигналов фотоприемников, соответствующих прицельной метке, будет определяться, как отмечалось выше, способом ее формирования и ее оптическими свойствами. Чем больше контраст между сигналами указанных групп фотоприемников матрицы, тем меньше вероятность ошибочных решений при выделении дробовых отметок и метки для прицеливания. Требуемый для надежного принятия решений уровень контрастности обеспечивается, дополнительно к вышеуказанным факторам, такими параметрами, как конструкция и материал мишени, мощность и тип осветителей, экспозиция, спектральные характеристики осветителей и фотоприемников и др. Рассмотрим один из частных случаев принятия решения о принадлежности элемента массива к дробовой отметке и метке для прицеливания, отраженный в пункте 2 формулы изобретения. Если по априорным данным яркость дробовой отметки в среднем больше, а яркость прицельной метки в среднем меньше яркости непораженного участка мишени, то решение о принадлежности исследуемого элемента массива к дробовой отметке принимают при превышении верхнего порогового значения этим элементом. В случае, когда не превышено нижнее пороговое значение, принимается решение о принадлежности исследуемого элемента массива к прицельной метке. Элементы массива, значения которых лежат между пороговыми значениями, относятся к непораженным участкам мишени. По аналогии с рассмотренным случаем поступают, если соотношение яркостей различных типов участков поверхности мишени иное. Например, если по априорным данным яркость дробовой отметки, наоборот, в среднем меньше, а яркость прицельной метки в среднем больше яркости непораженного участка мишени, то решение о принадлежности исследуемого элемента массива дробовой отметке принимают по непревышению нижнего порогового значения этим элементом. В случае, когда превышено верхнее пороговое значение, принимается решение о принадлежности исследуемого элемента массива к прицельной метке. Верхнее и нижнее пороговые значения, с которыми производят сравнение значений кодированных сигналов фотоприемников матрицы, определяют в соответствии с одним из выбранных критериев принятия решения, например, критерием Неймана-Пирсона, критерием "идеального наблюдателя" или другими критериями, известными в теории принятия решений (раздел теории вероятностей). Определение пороговых значений может быть произведено, например, следующим образом: до производства выстрелов формируют оптическое изображение непораженной мишени с прицельной меткой при тех же условиях освещения и экспозиции, что и при определении параметров рассеяния, кодируют в цифровом виде значения электрических сигналов фотоприемников матрицы, запоминают их и по полученной выборке путем ее статистической обработки строят гистограммы законов распределения плотности вероятности значений сигналов, соответствующих метке для прицеливания и непораженным участкам мишени, определяют математические ожидания и среднеквадратические отклонения этих сигналов. Если априорно известно, что сигнал от прицельной метки минимален, а сигнал от дробовой отметки максимален, то верхнее пороговое значение, превышение которого будет означать принадлежность сигнала дробовой отметке, выбирают таким образом, чтобы разность между ним и математическим ожиданием сигнала от непораженных участков мишени превышала среднеквадратическое отклонение этого сигнала (например, в 1,5...2 раза), при этом нижнее пороговое значение, непревышение которого будет означать принадлежность сигнала прицельной метке, определяют как среднее значение математических ожиданий сигналов от прицельной метки и непораженных участков мишени. Все сигналы, значения которых лежат между этими пороговыми значениями, будут принадлежать непораженным участкам мишени. Если априорно известно, что сигнал от дробовой отметки минимален, а от непораженных участков мишени - максимален, то верхнее пороговое значение, превышение которого будет означать принадлежность сигнала непораженным участкам мишени, определяют как среднее значение математических ожиданий сигналов от прицельной метки и непораженных участков мишени, при этом нижнее пороговое значение, непревышение которого будет означать принадлежность сигнала дробовой отметке, выбирают таким образом, чтобы разность между математическим ожиданием сигнала от прицельной метки и этим порогом превышала среднеквадратическое отклонение сигнала от прицельной метки (например, в 1,5...2 раза). Все сигналы, значения которых лежат между этими пороговыми значениями, будут принадлежать прицельной метке. По аналогии с описанными вариантами поступают в тех случаях, если соотношения между сигналами от дробовых отметок, метки для прицеливания и непораженных участков мишени иные. После сравнения всех элементов массива с двумя пороговыми значениями и принятия решения о выделении элементов массива с кодами сигналов дробовых отметок и метки для прицеливания запоминают номера строк и столбцов этих элементов массива. Затем для каждого элемента массива с кодом сигнала дробовой отметки находят попарно разности между номерами его строки и столбца и номерами строки и столбца элемента массива, соответствующего участку мишени, принятому за начало координат. За начало координат удобнее всего принять угол мишени. Например, пусть угол мишени зафиксирован в элементе массива с номером строки i0 и номером столбца j0, а исследуемый элемент массива дробовых отметок имеет номер строки i1 и номер столбца j1. Находят разности i1-i0 и j1-j0, и, умножая полученные значения разностей на величину линейного разрешения фотоприемника матрицы в плоскости мишени![способ определения точности стрельбы дробовых ружей, патент № 2205354](/images/patents/265/2205043/916.gif)
![способ определения точности стрельбы дробовых ружей, патент № 2205354](/images/patents/265/2205354/2205354-2t.gif)
Точность выстрела определяется как отклонение центра дробовой осыпи от метки для прицеливания, а зная координаты этих точек в плоскости мишени, искомое отклонение может быть легко определено по известным соотношениям аналитической геометрии и тригонометрии через разности координат центра дробовой осыпи и прицельной метки по каждой из осей координат. Учитывая то, что производительность современных компьютеров высока, определение точности каждого выстрела будет происходить практически в режиме реального времени, при этом снижается ошибка в определении точности выстрела. Другим дополнительным преимуществом предлагаемого способа является то, что в случае применения разрушаемых типов мишеней появляется возможность хотя бы двукратного их использования путем вычитания из изображения мишени, получаемого после второго выстрела, ее изображения, полученного после предыдущего выстрела. Осуществление предлагаемого способа определения точности выстрела дробовых ружей можно рассмотреть на примере устройства, блок-схема которого приведена на фиг.1. Устройство содержит мишень 1, выполненную, например, в виде плоского листа размером около 1,5
![способ определения точности стрельбы дробовых ружей, патент № 2205354](/images/patents/265/2205002/8226.gif)
Источники информации
1. Трофимов В.Н. Охотничьи боеприпасы и снаряжение патронов к охотничьим ружьям: - Мн.: "Современное слово", М.: Издательство Рученькина, 1998. -320 с. 2. Патент РФ RU 2074371 С1, кл. F 41 J 5/02, по заявке 94008434/08 от 01.03.94. 3. Ф.П.Пресс. Фоточувствительные приборы с зарядовой связью.- М.: Радио и связь. 1991. 4. Стенин В. Я. Применение микросхем с зарядовой связью.- М.: Радио и связь, 1989. 5. К.Айден и др. Аппаратные средства PC: Пер. с нем.- СПб.: BHV - С-П., 1997.
Класс F41J5/02 фотоэлектрические