1.本发明属于图像数据处理技术领域，具体涉及一种操炮训练智能考核系统、方法及计算机存储介质。
背景技术：
2.中国发明专利申请cn114970201a虽然公开了一种动对动射击条件下坦克炮首发命中概率的确定方法，但是其并未公开如何考核操炮人员的熟练程度的技术方案，而对于坦克、步战车等作战装备每位操炮人员都需要能熟练的掌握。尤其是操炮人员专业尤为重要，操炮人员专业训练考核直接关系到打击的准确性和可靠性，而对于炮塔的操作更是操炮人员专业日常训练基础中的基础。考验操炮人员对于炮塔操作熟练度的日常训练科目即为描绘信封靶训练。
3.目前，描绘信封靶训练具体为在炮的前方设置一个涂满黄油的板状靶子，在炮上安装一个实体笔形部件，操炮人员通过方向机、高低机、操纵台等，控制这个笔刮板状靶子上的黄油，继而刮出一个图形，考核人员通过观察板状靶子上的黄油图形和手动掐表的方式，判定被考核的人员本次考核是否合格。
4.通过人工考核可能会出现判断误差大、时间不准确等情况，且效率低。由于坦克、步战车等装备的操作精密程度越来越高，人工考核的方式已经越来越不能准确的判断出正在训练或考核的人员的真实操作水平。
技术实现要素：
5.本发明的目的在于提供一种操炮训练智能考核系统、方法及计算机存储介质，用于对坦克、步战车等的操炮人员操炮的熟练程度进行考核，大大提高了考核效率。
6.为了实现上述目的，本发明一方面提供一种操炮训练智能考核系统，包括：观瞄视频采集设备，用于录制操炮人员根据训练考核时需要描绘的目标轮廓形状炮描时从瞄准镜目镜所观测的视频； 炮瞄路径识别单元，配置为通过所述视频的变化确定炮描所述目标轮廓形状所形成的瞄准轨迹；炮瞄分析单元，用于根据训练考核时需要描绘的目标轮廓形状和炮描所述目标轮廓形状所形成的瞄准轨迹进行操炮实时移动轨迹偏移度分析、炮描移动轨迹实时移动速度分析以及炮描移动轨迹的完整度分析，以及 评分分析单元，根据操炮实时移动轨迹偏移度、炮描移动轨迹实时移动速度、炮描移动轨迹的完整度以及炮描完所述目标轮廓形状的用时确定操炮人员考核成绩。
7.为实现所述发明目的，本发明还提供一种操炮训练智能考核方法，其包括：通过观瞄视频采集设备录制操炮人员根据训练考核时需要描绘的目标轮廓形状操炮时从瞄准镜目镜所观测的视频；通过炮瞄路径识别单元根据所述视频的变化确定炮描所述目标轮廓形状所形成
的瞄准轨迹；通过炮瞄分析单元根据训练考核时需要描绘的目标轮廓形状和炮描所述目标轮廓形状所形成的瞄准轨迹进行操炮实时移动轨迹偏移度分析、炮描移动轨迹实时移动速度分析以及炮描移动轨迹的完整度分析；通过评分分析单元根据操炮实时移动轨迹偏移度、炮描移动轨迹实时移动速度以及炮描移动轨迹的完整度分析操炮人员考核成绩。
8.为实现所述发明目的，本发明还提供一种操炮训练智能考核系统，其特征在于，包括：观瞄视频采集设备，用于录制操炮人员训练考核时瞄准镜目镜视场内的画面； 瞄准轨迹识别单元，配置为通过瞄准镜目镜视场内的画面的变化确定操炮人员操纵炮塔所形成的瞄准轨迹；炮瞄分析单元，用于根据训练考核时需要描绘的目标轮廓形状和操炮人员操纵炮塔所形成的瞄准轨迹，进行操炮实时移动轨迹偏移度、实时移动速度以及完整度分析，以及 评分分析单元，根据偏移度、移动速度、完整度以及训练炮描完所述目标轮廓形状的用时确定操炮人员考核成绩。
9.为实现所述发明目的，本发明还提供一种计算机存储介质，其特征在于，所述计算机存储介质中存储有计算机程序代码，当处理器调计算机程序代码时，能够实施上述的方法。
有益效果
10.与现有技术相比，本发明提供的操炮训练智能考核系统、方法及计算机存储介质具有如下有益效果：对炮长的专业技能水平进行测试时，将操炮人员训练、考核时，从瞄准镜目镜中观察的操炮视频录制下来，根据瞄准镜目镜中观察的操炮视频中每帧图像的变化确定炮描炮人员根据训练考核时需要描绘的目标轮廓形状所形成的瞄准轨迹，根据训练考核时需要描绘的目标轮廓形状和操炮人员炮描所形成的瞄准轨迹进行操炮实时移动轨迹偏移度分析、炮描移动轨迹实时移动速度分析以及炮描移动轨迹的完整度分析，根据操炮实时移动轨迹偏移度、炮描移动轨迹实时移动速度以及炮描移动轨迹的完整度确定操炮人员考核成绩，这些都通过在处理器运行的应用软件实现，因此，可以快速地考评操炮人员根据指令操炮的熟练程度，大大提高了考核效率。
附图说明
11.图1为本发明提供的操炮训练智能考核系统的结构框图；图2是本发明提供的频数据处理单元的组成框图；图3是本发明提供炮瞄路径识别单元的组成框图；图4是本发明提供的炮瞄分析单元的组成框图；图5是是本发明提供的评分分析单元的组成框图；图6是本发明提供的操炮训练智能考核系统的视频与炮描移动轨迹图。
具体实施方式
12.为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
13.本发明操炮训练智能考核系统主要应用于部队的操炮训练的考核。
第一实施例
14.图1为本发明提供的操炮训练智能考核系统的结构框图，如图1所示，本发明第一实施例提供的操炮训练智能考核系统包括：数据管理模块，其包括考核科目管理子模块、考核人员管理子模块、考核单位管理子模块、考核装备管理子模块、装备类型管理子模块，其中，考核科目管理子模块被配置为使用户在人机交互界面上对查询训练考核的科目数据进行新增、修改、删除等操作。考核人员管理子模块被配置为使用户在人机交互界面上对考核人员的姓名、单位等数据进行新增、修改、删除等操作，使考核成绩和考核人员进行绑定。考核单位管理子模块被配置为使用户在人机交互界面上对考核人员的所在单位进行新增、修改、删除等操作。考核装备管理子模块被配置为使用户在人机交互界面上对参与考核的装备进行新增、修改、删除等操作。装备类型管理子模块被配置为使用户在人机交互界面上对装备的类型进行新增、修改、删除等操作。考核装备需要绑定考核装备类型，所述装备例如的各类型的炮。
15.操炮训练智能考核系统还包括数据配置模块，其实现考核评分标准配置、图形数据配置、设备参数配置等功能，其中，考核评分标准配置主要实现在考核过程中，选择不同的考核科目得到不同科目的评分标准。不同的考核评分标准对于处理图形的方式、时间的计算方式等成绩分析方式都有所不同；图形数据配置主要包括图形比例配置、图形裁剪参数配置功能。图形比例配置是为了根据不同的训练考核环境，配置出瞄准镜目镜所看到的图形环境与靶图的对应比例，以便在靶图轨迹对应时提供计算参数。图形裁剪参数配置是提高图像对比的效率和准确性。
16.操炮训练智能考核系统还包括视频设备对接模块，其实现与观瞄视频采集设备进行对接，并在显示器的显示界面上对瞄准镜目镜所看到的影像进行播放。观瞄视频采集设备包括视频获取装置和摄像机，其中，视频获取装置配置于瞄准镜上，视频获取装置至少包括分光镜，所述分光镜将瞄准镜所观察到的炮瞄景物的反射光进行分光，并将所述分光传送给摄像机，而从使摄像机拍摄的视频的每帧与从瞄准镜目镜所观测的视频的每帧分别一致，上述分光镜可以设置在观瞄系统的观瞄口、观瞄系统的光路内或者观瞄系统的目镜之后；摄像机则可根据分光镜的不同位置做适应性设置。
17.操炮训练智能考核系统还包括实时数据处理模块，其包括视频数据处理单元22、炮瞄路径识别单元40和炮瞄分析单元50，其中，视频数据处理单元22用于处理观瞄视频采集设备所录制的操炮人员根据训练考核时需要描绘的目标轮廓形状操炮时从瞄准镜目镜所观测的视频，所述要求描绘的目标轮廓形状例如信封靶；炮瞄路径识别单元40配置为通过所述视频的变化确定炮描所述目标轮廓形状所形成的瞄准轨迹；
炮瞄分析单元50用于根据训练考核时需要描绘的目标轮廓形状和炮描所述目标轮廓形状所形成的瞄准轨迹进行操炮实时移动轨迹偏移度分析、炮描移动轨迹实时移动速度分析以及炮描移动轨迹的完整度分析。
18.实时数据处理模块还包括评分分析单元70，其被配置为根据操炮实时移动轨迹偏移度、炮描移动轨迹实时移动速度、炮描移动轨迹的完整度以及炮描完所述目标轮廓形状的用时分析操炮人员考核成绩。
19.图2是本发明提供的视频数据处理单元的组成框图，如图2所示，视频数据处理单元22包括实时录制训练考核视频模块221以及实时抓取视频数据帧图像模块222，实时录制训练考核视频模块221视频对接模块的获取的视频影像进行记录，从而对考核训练过程中瞄准镜目镜看到的影像数据进行记录保存，所述影像数据可以为mp4格式。上述视频影像再通过实时抓取视频数据帧图像模块222逐帧抓取每帧图像，抓取到的图像用opencv的mat对象来接收，同时存储到待处理图像的消息队列中。
20.图3是本发明提供炮瞄路径识别单元的组成框图，如图3所示，炮瞄路径识别单元40包括实时图像对比模块401、实时图像识别模块402、靶图轨迹对应模块403以及实时绘制描绘轨迹模块404，其中，实时图像对比模块401被配置为将操炮人员根据训练考核时需要描绘的目标轮廓形状操炮时从瞄准镜目镜所观测的视频的每帧图像进行裁剪得到矩阵图像序列，将对应矩阵图像序列的第一帧作为基础对比图像，计算出矩阵图像序列中的除第一帧矩阵图像的其它矩阵图像与基础对比图像之间的位移矩阵序列；实时图像识别模块402被配置为识别出操炮人员根据训练考核时需要描绘的目标轮廓形状操炮时从瞄准镜目镜所观测的视频的每帧图像中的靶图的特征点，根据相邻两帧图像识别出来的靶图特征点在图像中位置的差异依次计算出操炮人员炮描所述目标轮廓形状时所形成的瞄准轨迹的位移数据，所述特征点例如耙图的中心点，所述靶例如信封靶；靶图轨迹对应模块403被配置为在基础对比图像中求出基础对比图像的图像中心点与基础对比图像中的靶图特征点的对应关系，然后根据该对应关系确定矩阵图像序列中的每帧矩阵图像对应的操炮人员炮描所述目标轮廓形状点位，或者根据该对应关系通过位移矩阵序列确定矩阵图像序列中的每帧矩阵图像对应的操炮人员炮描所述目标轮廓形状点位；第一实施例中，所述对应关系由现有技术中摄像机的空间共线方程可求得。
21.实时绘制描绘轨迹模块404被配置为连接对应于每帧矩阵图像对应的操炮人员炮描所述目标轮廓形状点位生成炮描所述目标轮廓形状所形成的瞄准轨迹。
22.图4是本发明提供的炮瞄分析单元的组成框图，如图4所示，所述炮瞄分析单元50具体包括：炮描移动轨迹偏移度分析模块501、炮描移动轨迹偏移度分析模块502和炮描移动轨迹描绘完整度分析模块503，其中，炮描移动轨迹偏移度分析模块501被配置为根据训练考核时需要描绘的目标轮廓形状和操炮人员炮描所述目标轮廓形状所形成的瞄准轨迹进行逐点对比，以确定当前炮描所述目标轮廓形状所形成的瞄准轨迹与目标轮廓形状的偏移度，本发明中，所述偏移度可以通过如下方式计算：依次计算根据每帧矩阵图像对应的操炮人员炮描的点位与目标轮廓形状相应点的差值，将所有的差值的绝对值求和，而后再除以点数之和。
23.第一实施例中，目标轮廓形状为通过cnn神经网络从矩阵图像序列任一中识别出
来的图形，也可以是通过空间共线方程计算求得的信封耙所示的目标轮廓形状的图像，如图6中白色框
“□”
及设置在
“□”
中的
“×”
线。
24.炮描移动轨迹实时移动速度分析模块502被配置为根据相邻两帧图像识别出来的靶图特征点的在图像中位置的差异依次计算出操炮人员炮描所述目标轮廓形状时所形成的瞄准轨迹的位移数据计算出炮描所述目标轮廓形状所形成的瞄准轨迹实时移动速度及描绘完根据训练考核时需要描绘的目标轮廓形状所用的时间。
25.本发明中，炮描移动轨迹实时移动速度可通过如下公式计算：v=α
×
（s
÷
t
i,i 1
）,其中，v 为炮描目标轮廓形状所形成的瞄准轨迹实时移动速；s为相邻两帧图像中靶图特征点位移，t
i,i 1
为相邻两帧图像的间隔，α为设定值。
26.本发明中，描绘完根据训练考核时需要描绘的目标轮廓形状所用的时间下式计算：t= t
1,2
,
…
t
i,i 1
,
…
t
n-1,n
,式中， n为描绘完目标轮廓形状的最后图像帧数，通常情况下， 彼此相邻两帧图像的时间间隔相同，因此，t= （n-1）
×
t
1,2
。
27.炮描移动轨迹描绘完整度分析模块503用于将炮描所述目标轮廓形状所形成的瞄准轨迹与目标轮廓形状进行图形对比，确定炮描所述目标轮廓形状所形成的瞄准轨迹的图形与目标轮廓形状的相似程度，进一步确定考核时炮描移动轨迹描绘的完整度。
28.图6是是本发明提供的评分分析单元的组成框图，如图6所示，评分分析单元70包括考核成绩计算分析模块701、保存考核记录模块702、考核成绩报告导出模块703，其中，考核成绩计算分析模块701被配置为训练考核结束后，会对根据考核的科目、评分标准等条件对本次训练考核的成绩进行计算。例如：描绘完信封耙的时间19s为100分，每多2.5秒即扣一分，低于60分直接判定不及格。结果计算完成后会弹出结果展示界面，结果展示界面主要显示本次训练的考核科目、考核人员、考核装备、考核开始时间、考核结束时间、考核炮描完所述目标轮廓形状的用时、考核成绩、是否偏移、偏移程度等数据；保存考核记录模块702用于记录本次训练的考核科目、考核人员、考核装备、考核开始时间、考核结束时间、考核炮描完所述目标轮廓形状的用时、考核成绩、是否偏移、偏移程度等数据；考核成绩报告导出模块703，被配置为本次训练考核结束后，在结果展示界面可以通过导出本次训练考核报告。报告内包括本次训练考核的科目、人员、装备等信息已经本次训练考核的开始时间、结束时间、考核炮描完所述目标轮廓形状的用时、考核成绩、是否偏移、偏移程度等数据。
29.本发明提供的操炮训练智能考核系统还包括数据统计分析模块，其包括考核记录管理子模块、考核数据统计子模块，其中，考核记录管理子模块被配置为通过考核科目、考核人员、考核装备等条件对考核记录进行查询。支持通过选择考核记录，对考核记录进行回放、导出报告等操作；考核数据统计子模块被配置为对不同考核科目考核的人员成绩数据进行统计，并以折线图、柱状图等形式进行展示。
30.图6是本发明提供的操炮训练智能考核系统的视频与炮描移动轨迹图，如图6所示，在炮前设置信封靶，所述信封靶长100厘米，宽75厘米。在操炮模拟器练习时，观瞄视频采集设备录制操炮人员根据训练考核时需要描绘的目标轮廓形状操炮时从瞄准镜目镜所观测的视频1，所述视频中包括信封靶的图像3；炮瞄路径识别单元通过所述视频的变化确定操炮人员炮描的移动轨迹2，例如从左下角开始沿逆时针炮描一个矩形，具体为，向上竖
线，向右横线，向下竖线，向左横线；之后操炮人员沿着描绘靶的信封图案交叉划线，具体为，向右上斜线，向下竖线，向左上斜线。
31.综上，对炮长的专业技能水平进行测试时，将操炮人员训练、考核时，从观瞄镜中观察的操炮视频录制下来，根据观瞄镜中观察的操炮视频中每帧图像的变化确定炮描的移动轨迹，根据训练考核时需要描绘的目标轮廓形状和操炮人员炮描的移动轨迹进行操炮实时移动轨迹偏移度分析、炮描移动轨迹实时移动速度分析以及炮描移动轨迹的完整度分析，根据操炮实时移动轨迹偏移度、炮描移动轨迹实时移动速度以及炮描移动轨迹的完整度分析操炮人员考核成绩，这些都通过在处理器运行的应用软件实现，因此，评判操炮人员根据指令操炮的熟练程度，大大提高了考核效率。
第二实施例
32.本发明第二实施例还提供一种操炮训练智能考核方法，所述方法相应于第一实施例的操炮训练智能考核系统。
33.与现有技术相比，本发明提供的操炮训练智能考核方法的有益效果与第一实施例提供的操炮训练智能考核系统的有益效果相同，此处不做赘述。
第三实施例
34.本发明第三实施例还公开了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质中存储有计算机程序代码，当处理器调计算机程序代码时，能够实施第二实施例中所述的方法。
35.与现有技术相比，本发明第三实施例提供的计算机存储介质的有益效果与第一实施例提供操炮训练智能考核系统的有益效果相同，此处不做赘述。
第四实施例
36.第四实施例中，仅描述与第一实施例不同的部分，相同的部分不再重复描述。
37.仍然参考图1，本发明第四实例提供一种操炮训练智能考核系统包括：观瞄视频采集设备，用于录制操炮人员训练考核时瞄准镜目镜视场内的画面；瞄准轨迹识别单元，配置为通过瞄准镜目镜视场内的画面的变化确定操炮人员操纵炮塔所形成的瞄准轨迹；炮瞄分析单元，用于根据训练考核时需要描绘的目标轮廓形状和操炮人员操纵炮塔所形成的瞄准轨迹，进行操炮实时移动轨迹偏移度、实时移动速度以及完整度分析，以及评分分析单元，根据偏移度、移动速度、完整度以及训练炮描完所述目标轮廓形状的用时确定操炮人员考核成绩。
38.与现有技术相比，本发明第四实施例提供的操炮训练智能考核系统的有益效果与第一实施例提供操炮训练智能考核系统的有益效果相同，此处不做赘述。
39.尽管结合具体特征及其实施例对本发明进行了描述，显而易见的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可对其进行各种修改和组合。相应地，本说明书和附图仅仅是所附权利要求所界定的本发明的示例性说明，且视为已覆盖本发明范围内的任意和所有修改、变化、组合或等同物。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。