JP2021032425A - 射撃訓練システム - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成で正確に着弾位置が検知可能な射撃システムを提供する。【解決手段】射撃訓練システム１０は、ラバーで構成される実弾射撃の標的１１と、該標的を撮影する赤外線カメラ１３と、該赤外線カメラが撮影した映像を画像処理する端末１４と、を備える。該端末は、弾丸が標的に着弾するときの熱を赤外線カメラにより検出させ、画像処理により座標として着弾位置を検出するよう構成される。【選択図】図１

Description

本開示は射撃訓練システムに関し、例えば実弾を用いる射撃訓練システムに適用可能である。

スクリーン上に投影された映像に対して、弾丸を発する実弾射撃訓練または実弾に模したレーザ光等の光ビームを照射する模擬弾射撃訓練を行う射撃訓練システムがある。これらの射撃訓練システムでは、標的側に弾丸の通過した位置（着弾位置）または模擬弾の照射位置（着弾位置）を検知可能なセンサを配置し座標を検出している。着弾位置の検出は、実弾射撃訓練システムでは音や温度、衝撃波等を検知する物理的なセンサが用いられ（特許文献１〜４）、模擬弾射撃訓練システムではカメラが用いられている（特許文献５〜８）。

特開平７−２３４０９６号公報 特開平８−２３３４９７号公報 特開２０００−１４６４８７号公報 特開２００４−１５０７０５号公報 特開２００６−２０７９７５号公報 特開２００６−２０７９７６号公報 特開２００６−２０７９７７号公報 特開２００７−１３９３７９号公報

本開示の課題は、簡易な構成で着弾位置が検知可能な射撃システムを提供することにある。

本開示のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
すなわち、射撃訓練システムは、ラバーで構成される実弾射撃の標的と、該標的を撮影する赤外線カメラと、該赤外線カメラが撮影した映像を画像処理する端末と、を備える。該端末は、弾丸が標的に着弾するときの熱を赤外線カメラにより検出させ、画像処理により座標として着弾位置を検出するよう構成される。

上記射撃訓練システムによれば、簡易な構成で着弾位置が検知可能である。

図１は実施形態における射撃訓練システムの概略構成図である。 図２は図１の射撃訓練システムのブロック構成図である。 図３は着弾検知を説明する図である。 図４は標的画像の補正を説明する図である。

以下、実施形態について、図面を用いて説明する。ただし、以下の説明において、同一構成要素には同一符号を付し繰り返しの説明を省略することがある。

射撃訓練は、着弾地点に設置された、得点が記載された標的に対して、射座側から射撃を行い、高得点をとれるように練度向上のため行われる。射撃訓練においては、始端時間で準備を完了させ実射の訓練時間を確保する必要がある。着弾の判定は、かつては人力によって採点がなされていた。この手間を省略するため、採点の自動化は必須となる。また、維持整備に手間と費用のかかる構成は努めて避ける必要がある。

本願発明らは、標的への着弾結果を点数として出力する射撃訓練等において使用可能な、弾丸等の移動体が、標的に着弾した位置、すなわち、弾丸等の移動体が通過した位置を、座標として検出する方式について検討した。

（１）ラバーセンサ
ラバーセンサ方式は、ラバーで構成された空間（木枠の裏表にラバーを貼りつけた構造）内にセンサを配置し、センサの配置位置（センサ間の距離）と各センサが衝撃波を検知した時間から弾の通過した位置を割り出し、座標として出力する検知方式である。この検知方式では、ラバーが損耗し空間が広がると、正しく検知ができなくなるため、ラバーを張り替える必要がある。木枠の裏表にラバーを張り付けるので、大きな標的を構成するためには、大きなラバーが必要となり大掛かりになる。

（２）衝撃波検知
衝撃波検知方式は、弾丸等の飛翔体が発する衝撃波を検知するセンサを使用し、センサの配置と衝撃波の検知時間から座標を判定する検知方式である。この検知方式では、屋外に設置した場合、風等の環境条件の影響を受ける。一定量以上の衝撃波を発生しない低速の移動体は検知できない。標的と射手に角度があると誤差を生じる。

（３）カメラ（可視光）検知方式
カメラ（可視光）検知方式は、可視光カメラで標的を撮影し、着弾前と後の画像の変化、すなわち、標的に弾丸が貫通することによるできる孔を着弾位置として特定し、映像から座標として出力する検知方式である。この検知方式では、標的が損耗してくると、弾丸が通過した位置が判別できなくなり、画像処理にて判別が難しくなる。

そこで、実施形態は、上述の問題点を解決するため、赤外線（近赤外〜遠赤外）を検知するカメラ（以下、赤外線カメラという。）で弾丸が標的に命中した時に発生する熱を撮影し、画像によって判定することで、着弾位置を検知するものである。これにより簡易な構成で正確に着弾位置が検知可能な射撃システムを提供することが可能となる。

実施形態の射撃訓練システムについて図１、２を用いて説明する。図１は実施形態における射撃訓練システムの概略構成図である。図２は図１の射撃訓練システムのブロック構成図である。

図１に示すように、射撃訓練システム１０は、標的１１と、標的１１に映像を投影するプロジェクタ１２と、標的１１を撮影する赤外線カメラ１３と、プロジェクタ１２や赤外線カメラ１３を制御する端末１４と、を備える。標的１１は射撃対象となり、ラバー等で構成されるスクリーンである。プロジェクタ１２は標的１１に射撃対象の図や映像を投影可能であって、弾丸の当たらない位置に設置される。赤外線カメラ１３は標的１１が撮影可能であって、弾丸の当たらない位置に設置される。射手が射座側から標的１１に対して射撃を実施し、火器１５から発射された弾丸が標的１１に命中・貫通することで、標的１１に摩擦による熱が生じ赤外線カメラ１３により温度変化を検出させる。着弾結果は射手が端末１４に設けられる表示装置により見ることができる。

図２に示すように、プロジェクタ１２は中継部１６を介して端末１４によって制御されるようにしてもよいし、他の装置とは独立していてもよい。赤外線カメラ１３はカメラおよびレンズを有し、標的１１を撮影し、撮影した映像を中継部１６に伝送する。中継部１６は無線又は有線を介して取得した映像を端末１４へ伝送する。センサ部１７は標的１１側の照度、温度、風速等の環境データを取得し、端末１４へ伝送されデータの補正に使用してもよいし、使用しなくてもよい。使用した場合は、着弾の精度を調整することができ、誤検知を低減することができる。座標補正部１８は、標的１１を撮影している赤外線カメラ１３の映像の台形補正と、赤外線カメラ１３が撮影した映像とプロジェクタ１２の投影映像の座標を合わせるために使用される。

端末１４は、中継部２４を介して無線又は有線から伝送された映像を制御部２１へ伝送する。制御部２１は、標的１１を撮影した映像から座標を算出する。座標は、着弾地点の温度変化が発生した場所の画素から算出される。

着弾検知について図３を用いて説明する。図３は着弾検知を説明する図であり、図３（ａ）は標的への着弾結果を示す図であり、図３（ｂ）は赤外線カメラで撮影した画像の画素から座標を算出するイメージを示す図であり、図３（ｃ）は赤外線カメラで撮影した温度画像を示す図である。
図３（ａ）に黒丸で示すように、３発の弾丸が標的１１に着弾している。制御部２１は画像処理により温度変化の生じた箇所の画素から着弾点を座標に変換する。ここで、図３（ｂ）に示すように、撮影された標的１１は、Ａ列、Ｂ行で構成され、すなわち、Ａ×Ｂの解像度を有する。図３（ｂ）の黒丸は着弾画像を表している。

また、制御部２１は、標的１１に投影している映像に点数があれば座標から点数計算を行い、採点を行う。端末１４の記録部２２にあらかじめ標的と点数テーブルを保有させておき、映像上の標的と標的に割り付けた点数テーブルから着弾点に応じて点数を算出し、得点として計算をする。点数は射撃中に計算され、合計得点を算出し、射撃結果として出力される。制御部２１は射撃結果をデータとして記録部２２に保存し、計算され採点された射撃結果は印刷部２３で印刷したり、表示部２５で表示したりする。

射撃する銃の種類から連射の射撃方法がある。この場合、温度の変化によるスレッショルドを設けて連射による着弾を判断する。すなわち、標的１１に着弾した弾が発生させる温度は時間とともに下がっていく。例えば、図３（ｃ）に示すように、着弾点ＬＰ１，ＬＰ２，ＬＰ３の順に温度が高くなっており、着弾点ＬＰ１，ＬＰ２，ＬＰ３の順に着弾時期が新しくなっている。一番高温になる温度で着弾とし、連射された次の弾が着弾するまでに下がる温度より高い温度をスレッショルドとしておけば、次の弾の着弾を判別することができる。季節や射場の環境による温度変化に対応して、スレッショルドを調整することにより、誤検知を無くすことができる。

次に、座標補正部１８について図４を用いて説明する。図４は標的画像の補正を説明する図であり、図４（ａ）は天井に赤外線カメラを取り付け場合の標的側の側面図であり、図４（ｂ）は床面に赤外線カメラを取り付け場合の標的側の側面図であり、図４（ｃ）は図４（ａ）の場合の補正前の標的映像を示す図であり、図４（ｄ）は図４（ｂ）の場合の補正前の標的映像を示す図であり、図４（ｅ）は補正された標的映像を示す図である。

標的１１の持つ座標に対して、赤外線カメラ１３で撮影した映像の座標を合わせるため、補正する必要がある。座標補正部１８は、標的１１側に熱源または近赤外ＬＥＤまたは赤外線反射材等を備え、赤外線カメラ１３でとらえた熱源又は近赤外ＬＥＤまたは赤外線反射材に合わせるように画像を補正する。また、画像に合わせて座標を合わせこむ。

また、射座側から発射される弾丸が命中しない場所に赤外線カメラ１３およびプロジェクタ１２を設置するという制約がある。このため図４（ａ）（ｂ）に示すように、標的１１と赤外線カメラ１３の位置関係は標的１１に対して赤外線カメラ１３を天井３１又は床面（地面）３２に取り付け、ある程度の角度を持たせて設置する必要がある。その結果、標的映像は、図４（ｃ）（ｄ）に示すように、上下方向で幅が異なる台形状になり、標的１１と画像の座標が異なってしまう。なお、プロジェクタ１２から投影される映像も台形補正されている。また、赤外線カメラ１３およびプロジェクタ１２を射手が発射した実弾による直接の被弾から保護する防弾材３３が設けられている。

そこで、赤外線カメラ１３にレンズを取りつけ、座標補正部１８における台形補正により、図４（ｅ）に示すように、標的１１と画像の座標を合わせる。また、標的１１に表示させた映像と撮影された映像の座標を合わせる。

本実施形態は、赤外線カメラのみの簡単な構成で弾丸の着弾位置を検知することが可能である。

また、本実施形態は、プロジェクタ等で映像により標的を投影する射撃方式がある。映像を投影していても、着弾時の熱変化をとらえるため、従来の画像処理では判別の難しかった、着弾位置が映像で判別できない映像の暗い部分への着弾に対しても問題なく検知が可能となる。また、屋外の昼夜においても同様な方式で射撃訓練が可能となる。

標的は、伸び率の大きいラバーを使用することにより弾が貫通しても大きな穴が開かない。本実施形態においても、標的１１にラバーを使用しているので、簡単に固定して射撃が可能であり、整備性に有利である。標的１１がラバー等の材料のみとなるため、安価となる。着弾により損傷した標的１１は、ラバー等の交換のみになるため、メンテナンス費用が低減できる。

また、射撃においては、標的の後方にバックストップと呼ばれる弾丸が跳弾しないように受け止める構造物である停弾装置が設置される。本実施形態においては、温度変化が検知できる状態であれば、特に木枠等のラバーを設置する構造を持たなくても、停弾装置にラバーを張り付けて固定しても良いし、停弾装置そのものを標的として使用しても良い。

標的には、昇降／下降、起きれ／倒れ、回転による隠顕動作をするものがある。また、走行する標的に対して射撃訓練が可能な移動標的がある。標的が撮影可能なように赤外線カメラを取り付けることで、このような標的に対しても標的側に着弾検知のセンサとして、使用することが可能となる。

以上、本発明者らによってなされた発明を実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々変更可能であることはいうまでもない。

例えば、実施形態では標的はスクリーンにプロジェクタで映像を投影して構成しているが、スクリーンにプロジェクタで映像を投影しないで標的を構成してもよい。

また、赤外線カメラおよびプロジェクタを天井または床面に設置する例を説明したが、左右の壁等に設置するようにしてもよい。

また、赤外線カメラを標的よりも前（射座側）に設置する例を説明したが、標的よりも後に設置するようにしてもよい。

また、赤外線カメラは弾丸が標的に命中・貫通することで標的に発生する摩擦熱を検知する例を説明したが、弾丸自体が発する熱を検知するようにしてもよい。

１０・・・射撃訓練システム
１１・・・標的
１３・・・赤外線カメラ
１４・・・端末

Claims (4)

1. ラバーで構成される実弾射撃の標的と、
   前記標的を撮影する赤外線カメラと、
   前記赤外線カメラが撮影した映像を画像処理する端末と、
   を備え、
   前記端末は、弾丸が前記標的に着弾するときの熱を前記赤外線カメラにより検出させ、画像処理により座標として着弾位置を検出するよう構成される射撃訓練システム。
2. 請求項１の射撃訓練システムにおいて、
   さらに、座標補正部を備え、
   前記赤外線カメラは射座側から発射される弾丸が命中しない場所に設置され、
   前記座標補正部は、前記赤外線カメラが設置される場所に起因する映像の歪を補正するよう構成される射撃訓練システム。
3. 請求項２の射撃訓練システムにおいて、
   前記座標補正部は、前記標的側に熱源または近赤外ＬＥＤまたは赤外線反射材を備え、前記赤外線カメラでとらえた前記熱源または前記近赤外ＬＥＤに合わせるように画像を補正し、補正した画像に合わせて座標を合わせこむよう構成される射撃訓練システム。
4. 請求項３の射撃訓練システムにおいて、
   さらに、前記標的に映像を投影する映像投影装置を備える射撃訓練システム。

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