Оборудование для интерактивного лазерного тира

На самом деле, идея лазерного тира не нова, и на просторах Интернета можно найти достаточно много предложений различных вариантов тиров. Главный вопрос заключался в том, как эту идею реализовать: чтобы быстро, просто и с максимальным эффектом с точки зрения удовлетворения спроса потребителя. Быстро и просто — это значит использовать стандартные компоненты и готовые решения.

Максимальный эффект — это значит выпустить законченный продукт, ориентированный на определенную нишу рынка и закрывающий основные потребности целевой аудитории. Сегодня, как никогда, большое внимание уделяется возрождению военно-патриотического воспитания молодого поколения, поэтому предметная направленность разработки тира была очевидной — это должен быть школьный тир, удовлетворяющий требованиям учебной программы, удобный и простой в использовании для учителя и интересный для учеников.

Так родилась постановка задачи. А к ее решению подтолкнули коллеги, которые параллельно занимались сложным и долгоиграющим проектом в тренажерной тематике. Мне стало интересно создать программу быстро, действительно работающую и решающую именно те задачи, которые от нее и требовались. - говорит разработчик и создатель комплекса Сергей Ежов.

Итак, встречайте:

LaserTrainer — интерактивный лазерный тир для учебных заведений и развлечений

Чтобы «стрелять» в лазерном тире, нужно разместить перед стрелками большой экран, на котором будут демонстрироваться изображения или динамические сцены с мишенями. Для этих целей используется проекционная система, состоящая из проектора и экрана.


Проекционное оборудование

В лазерном тире можно использовать два варианта построения проекционной системы:

  • Экран + Проектор
  • Интерактивная доска + Проектор
Проекторы и экраны для лазерного тираИнтерактивные доски для лазерного тира

Не требуется приобретать какое-то специальное проекционное оборудования или особенные экраны. Любой проектор и любая поверхность (даже обычная белая стена) подойдут для лазерного тира. А в перерыве между «стрельбами» проекционная система может использоваться для проведения обычных учебных занятий. И наоборот: лазерный тир можно легко развернуть в любом классе (помещении), где уже установлен проектор или интерактивная доска.

Следует также отметить, что в лазерном тире нет повышенных требований к уровню яркости проектора. Поскольку «стрелять» в тире лучше в затемненном помещении, то соответственно и изображение на экране уже не должно быть таким ярким, как в полностью освещенном классе. Сегодня на рынке можно увидеть широкий спектр самого различного проекционного оборудования. Мы лишь подобрали наиболее интересные предложения по проекторам и доскам, которые зарекомендовали себя в эксплуатации, обладают отличными техническими характеристиками, проверенной надежностью и качественной сервисной поддержкой.


ВидеокамераКамера для лазерного тира

Видеокамера в лазерном тире необходима для обнаружения отметок лазерного луча на проекционном экране (или на поверхности, куда проецируется «картинка»). Лазерный тир без проблем работает даже с самыми простыми Веб-камерами, подключаемыми к порту USB компьютера. Однако для уверенного обнаружения «выстрела» и точного определения координат «попадания пули» подходят не все камеры.

Краткий перечень основных требований к видеокамере, используемой в составе лазерного тира:

  • Разрешающая способность при заданной частоте записи кадров
  • Диапазон достаточных разрешений — от 640 х 480 пикселей до 1920 х 1200 пикселей

Использовать меньше чем 640 х 480 пикселей — потеряем в точности измерения координат, больше чем 1920 х 1200 пикселей — не имеет смысла, поскольку диаметр пятна лазерного луча (от 3 до 10мм) окажется существенно больше разрешающей способности камеры. Даже при высоком разрешении камера должна уверенно передавать на компьютер захваченные кадры изображения с частотой 30 (NTSC) или 25 (PAL) Гц. Чувствительность матрицы и отсутствие помех на изображение. К сожалению, этот параметр можно проверить только экспериментальным путем. LaserSoft рекомендует использовать в составе лазерного тира веб-камеры производства Logitech.

Крепление камеры на штатив

Если вы используете переносной вариант лазерного тира, то без возможности крепления камеры на штатив не обойтись. В стационарном варианте установки тира видеокамера крепится на специальном кронштейне рядом с проектором.

Остальные характеристики видеокамер, как правило, являются идентичными либо их базовые параметры вполне удовлетворяют требованиям лазерного тира. Следует также отметить, что все веб-камеры, условно относящиеся к профессиональной линейке, обладают расширенными возможностями настройки своих параметров. В свою очередь программа LaserTrainer позволяет произвести «тонкую» регулировку этих параметров и добиться наилучших результатов работы лазерного тира. Простые и более дешевые камеры, как правило, имеют фиксированные настройки, которые нельзя изменять. Однако в большинстве случаев этого и не требуется; главное, чтобы две указанные выше характеристики были на должном уровне: высокое разрешение при FPS 30 кадров в секунду, высокая чувствительность и отсутствие помех на изображение.


Головная программа LaserTrainer

Программное обеспечение является главной составной частью комплекса LaserTrainer и отвечает не только за согласованную работу всех компонентов тира, но и решает самую важную задачу:

  • обнаруживает отметку лазерного луча.

Представляет собой удобную среду для проведения уроков по огневой подготовке среди учеников старших классов в рамках предмета «Защита Отечества».

Программное обеспечение интерактивного тира

В части сопровождения учебного процесса программа позволяет:

  • Вести базу данных учебных классов и учеников по учебным годам
  • Вести базу данных уроков по огневой подготовке, стрелковых упражнений и результатов выполнения стрельб учениками
  • Составлять расписание уроков с выбором учебного класса, присутствующих на уроке учеников и выполняемого стрелкового упражнения
  • Получать типовые ведомости с результатами выполнения упражнений и оценками учеников

Возможности ПО для лазерного тира

Для обеспечения работы лазерного тира программа:

  • Позволяет проводить калибровку лазерного тира
  • Обнаруживает отметки лазерного луча в перехваченных видеокадрах камеры
  • Рассчитывает координаты «попадания выстрела» на демонстрационный экран и добавляет в виртуальную сцену необходимые визуальные и звуковые эффекты
  • Обеспечивает управление ходом стрелкового упражнения или игры

ПО для работы с лазерным тиром

Программное обеспечение имеет русский и украинский интерфейсы.

Языки интерфейса ПО Laser Trainer

Требования к установке программного обеспечения

Программное обеспечение комплекса LaserTrainer устанавливается на обычном офисном компьютере или ноутбуке под управлением операционной системы Microsoft Windows 7, 8 или 10. Комплекс LaserTrainer использует ряд общесистемных компонентов (таких как Microsoft .NET), прикладных библиотек и отдельных функциональных модулей. Состав программного обеспечения комплекса зависит от приобретенной версии. В комплект поставки интерактивного лазерного тира включена подробная пошаговая инструкция по установке и первой настройке программно-аппаратного комплекса LaserTrainer.

Требования к аппаратной части компьютера

Минимальная конфигурация:

  • Процессор с тактовой частотой не хуже 1 ГГц
  • Оперативная память объемом не менее 2 Гб
  • 1 ГБ доступного пространства на жестком диске (с учетом необходимого места для общесистемных компонентов)
  • Интегрированная видеокарта Свободный порт USB 1 для подключения видеокамеры
  • Свободный порт USB для подключения флеш-накопителя с программой

Оптимальная конфигурация:

  • Двуядерный процессор Intel Core i5 с тактовой частотой 2,2 ГГц или выше
  • Оперативная память объемом 4 Гб или больше
  • 1 ГБ доступного пространства на жестком диске (с учетом необходимого места для общесистемных компонентов)
  • Быстродействующий жесткий диск HDD или SSD
  • Графический адаптер с объемом памяти 2 ГБ
  • Свободный порт USB0 для подключения видеокамеры
  • Свободный порт USB для подключения флеш-накопителя с программой

Защита от неправомерного использования

Для использования программного обеспечения LaserTrainer необходимо приобретение лицензии. Вы оплачиваете стоимость бессрочной лицензии в момент приобретения интерактивного лазерного тира либо покупаете лицензию отдельно. В течение 1 года с момента приобретения лицензии вы сможете воспользоваться бесплатными обновлениями программного обеспечения LaserTrainer.

Лицензирование ПО Laser Trainer

После первого запуска LaserTrainer вы увидите сообщение на экране с уникальным идентификатором вашей копии программы. Вы должны отправить этот идентификационный номер по указанному электронному адресу или обратиться к нам любым удобным для вас способом, используя указанные на этом сайте координаты. В ответ мы сообщим вам ключ программы, введя который, вы переведете программу в полнофункциональный режим.

ВНИМАНИЕ! До ввода правильного ключа комплекс LaserTrainer будет работать в демонстрационном режиме, с ограниченной функциональностью. Механизм защиты установлен как на головную программу, так и на стрелковые упражнения.


Ключевые технические моменты интерактивного лазерного тира

Обнаружение отметки лазерного луча?Расчет координат отметки выстрела

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».

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.

Расчет координат 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?Причины искажения изображения

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».

Использование лазерного эммитера

Для чего устанавливают световой фильтр на видеокамеру?Фильтр для камеры

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».