KR101222447B1

Enhancement of aimpoint in simulated training systems

Abstract

Embodiments of the present invention provide an improved system and method for tracking goals in a simulation environment. By way of example simply, exemplary embodiments provide a reflective laser target tracking system that uses a video camera and associated computational logic to track a target. In some embodiments, a closed-loop algorithm may be used to predict the future position of targets based on formulas derived from previous tracking points. Therefore, the next position of the target can be predicted. In some cases, goals may be filtered and/or ordered based on predicted positions. In some embodiments, equations (including, but not limited to, linear and quadratic equations) may be derived from one or more video frames. These equations may be applied to one or more consecutive frames of video received and/or generated by the system. In some embodiments, these formulas may be used to compute predicted positions for targets, which in some cases may compensate for delay inherent in the processing pipeline.Training system, aiming point, tracking system

KR101222447B1, drawing sheet 1
Sheet 1 of 10

Term

Term ended

Expired 15 July 2025, 1.2 years ago.

  1. Priority and filed
  2. Granted
  3. Expired
  4. Today

40 claims: 6 independent, 34 dependent

  1. 1
    시뮬레이션 환경에서 목표 조준점들의 강화된 추적을 제공하기 위한 시스템에 있어서:목표의 이미지를 디스플레이하도록 구성된 비디오 디스플레이 시스템;상기 디스플레이된 이미지 상에 조준점을 투영하도록 구성된 적어도 하나의 시뮬레이팅된 무기;복수의 비디오 프레임들을 포착하도록 구성된 비디오 포착 시스템으로서, 상기 복수의 비디오 프레임들 각각은 적어도 하나의 상기 조준점을 포함하는, 상기 비디오 포착 시스템;및 상기 비디오 포착 시스템과 통신하고, 프로세서 및 상기 프로세서에 의해 실행 가능한 명령들을 가진 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체를 포함하는 컴퓨터 시스템을 포함하고, 상기 명령들은: 상기 복수의 비디오 프레임들 각각에서 상기 조준점의 위치를 결정하기 위해 상기 복수의 비디오 프레임들 각각을 분석하고;상기 복수의 비디오 프레임들 중 적어도 하나에서의 상기 조준점의 위치에 의해 일반적으로 만족되는 상기 조준점의 이동에 대한 공식을 결정하고;적어도 상기 공식을 이용하여, 후속 비디오 프레임에서 상기 조준점의 위치를 예측하도록 상기 프로세서에 의해 실행 가능한, 목표 조준점들의 강화된 추적 제공 시스템.
  2. 2
    제 1 항에 있어서, 상기 명령들은 또한 상기 조준점의 예측된 위치에 기초하여 상기 후속 비디오 프레임에서 상기 조준점을 식별하도록 상기 프로세서에 의해 실행 가능한, 목표 조준점들의 강화된 추적 제공 시스템.
  3. 3
    제 1 항에 있어서, 상기 명령들은 또한 상기 조준점의 예측된 위치에 기초하여 상기 후속 비디오 프레임에서 복수의 조준점들 중에서 상기 조준점을 구별하도록 상기 프로세서에 의해 실행 가능한, 목표 조준점들의 강화된 추적 제공 시스템.
  4. 4
    제 1 항에 있어서, 상기 공식은 상기 조준점의 위치, 상기 조준점의 속도, 및 상기 조준점의 가속도를 고려한 2차 공식인, 목표 조준점들의 강화된 추적 제공 시스템.
  5. 5
    제 1 항에 있어서, 상기 후속 비디오 프레임은 제 1 후속 비디오 프레임이고, 상기 제 1 후속 비디오 프레임에서 상기 조준점의 위치를 예측하는 것은:상기 공식을 이용하여, 제 2 후속 비디오 프레임에서 상기 조준점의 위치를 예측하는 것;상기 제 2 후속 비디오 프레임에서의 상기 조준점의 예측된 위치와 적어도 현재 비디오 프레임에서의 상기 조준점의 적어도 하나의 알려진 위치를 평균화하는 것;및 상기 제 2 후속 비디오 프레임에서의 상기 조준점의 예측된 위치와 상기 조준점의 상기 적어도 하나의 알려진 위치의 평균에 기초하여, 상기 제 1 후속 비디오 프레임에서 상기 조준점의 위치를 예측하는 것을 포함하는, 목표 조준점들의 강화된 추적 제공 시스템.
  6. 6
    제 5 항에 있어서, 상기 현재 비디오 프레임과 상기 제 1 후속 비디오 프레임 사이에 적어도 제 1 개재 비디오 프레임(intervening video frame)이 존재하고, 상기 제 1 후속 비디오 프레임과 상기 제 2 후속 비디오 프레임 사이에 적어도 제 2 개재 비디오 프레임이 존재하는, 목표 조준점들의 강화된 추적 제공 시스템.
  7. 7
    제 5 항에 있어서, 상기 조준점의 예측된 위치를 평균화하는 것은, 상기 제 2 후속 비디오 프레임에서의 상기 조준점의 예측된 위치와 상기 조준점의 복수의 알려진 위치들을 평균화하는 것을 포함하고, 상기 복수의 알려진 위치들은 상기 현재 비디오 프레임에서의 상기 조준점의 알려진 위치 및 적어도 하나의 과거 비디오 프레임에서의 상기 조준점의 적어도 하나의 히스토리적으로 알려진 위치를 포함하는, 목표 조준점들의 강화된 추적 제공 시스템.
  8. 8
    제 7 항에 있어서, 상기 조준점의 적어도 하나의 히스토리적으로 알려진 위치는 상기 조준점의 복수의 히스토리적으로 알려진 위치들을 포함하고, 상기 조준점이 제 1 속도로 이동하면, 상기 조준점의 상기 복수의 히스토리적으로 알려진 위치들은 상기 조준점의 제 1 수의 히스토리적으로 알려진 위치들을 포함하고, 상기 조준점이 제 2 속도로 이동하면, 상기 조준점의 복수의 히스토리적으로 알려진 위치들은 상기 조준점의 제 2 수의 히스토리적으로 알려진 위치들을 포함하고, 상기 제 1 속도는 상기 제 2 속도보다 빠르고, 상기 제 1 수는 상기 제 2 수보다 큰, 목표 조준점들의 강화된 추적 제공 시스템.
  9. 9
    제 5 항에 있어서, 상기 제 2 후속 비디오 프레임에서의 상기 조준점의 상기 예측된 위치와 상기 조준점의 상기 적어도 하나의 알려진 위치의 상기 평균은 가중 평균인, 목표 조준점들의 강화된 추적 제공 시스템.
  10. 10
    제 9 항에 있어서, 상기 가중 평균은 상기 조준점의 가속도에 따르는, 목표 조준점들의 강화된 추적 제공 시스템.
  11. 11
    제 9 항에 있어서, 상기 가중 평균은 상기 조준점의 속도에 따르는, 목표 조준점들의 강화된 추적 제공 시스템.
  12. 12
    제 11 항에 있어서, 상기 조준점의 속도가 낮을수록, 상기 가중 평균은 상기 조준점의 상기 적어도 하나의 알려진 위치에 더 높은 가중치를 부여하는, 목표 조준점들의 강화된 추적 제공 시스템.
  13. 13
    제 1 항에 있어서, 상기 디스플레이 시스템은:투영 스크린;및 상기 디스플레이 스크린 상에 상기 목표 이미지를 투영하도록 구성된 투영기를 포함하는, 목표 조준점들의 강화된 추적 제공 시스템.
  14. 14
    제 1 항에 있어서, 상기 복수의 비디오 프레임들은 복수의 정지 이미지들을 포함하는, 목표 조준점들의 강화된 추적 제공 시스템.
  15. 15
    제 1 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 시뮬레이팅된 무기는 복수의 시뮬레이팅된 무기들이고, 상기 적어도 하나의 조준점은 복수의 조준점들이고, 상기 복수의 시뮬레이팅된 무기들 각각은 상기 투영된 이미지 상에 상기 시뮬레이팅된 조준점들 중 하나를 투영하는, 목표 조준점들의 강화된 추적 제공 시스템.
  16. 16
    제 15 항에 있어서, 상기 복수의 시뮬레이팅된 무기들은 적어도 15 개의 시뮬레이팅된 무기들을 포함하는, 목표 조준점들의 강화된 추적 제공 시스템.
  17. 17
    제 15 항에 있어서, 상기 복수의 시뮬레이팅된 무기들은 적어도 50 개의 시뮬레이팅된 무기들을 포함하는, 목표 조준점들의 강화된 추적 제공 시스템.
  18. 18
    제 1 항에 있어서, 상기 조준점의 상기 예측된 위치는 상기 시스템에 고유한 지연을 보상하는, 목표 조준점들의 강화된 추적 제공 시스템.
  19. 19
    제 18 항에 있어서, 상기 지연은 전송 지연을 포함하는, 목표 조준점들의 강화된 추적 제공 시스템.
  20. 20
    제 18 항에 있어서, 상기 지연은 계산 지연을 포함하는, 목표 조준점들의 강화된 추적 제공 시스템.
  21. 21
    제 1 항에 있어서, 상기 비디오 포착 시스템은 비디오 카메라를 포함하는, 목표 조준점들의 강화된 추적 제공 시스템.
  22. 22
    제 1 항에 있어서, 상기 비디오 포착 시스템은, 교번 비디오 프레임들의 세트에서 상기 조준점의 상대적인 위치의 수직 변위 에러들(vertical displacement errors)을 제거하는 순차 주사 비디오 카메라(progressive scan video camera)를 포함하는, 목표 조준점들의 강화된 추적 제공 시스템.
  23. 23
    제 1 항에 있어서, 상기 비디오 포착 시스템은 고정 디지털 이미징 장치를 포함하는, 목표 조준점들의 강화된 추적 제공 시스템.
  24. 24
    제 1 항에 있어서, 상기 복수의 비디오 프레임들 각각을 분석하는 것은:상기 조준점의 반사와 상관되는 이미지 레벨들의 세트를 상기 복수의 비디오 프레임들 각각에서 식별하는 것;상기 복수의 비디오 프레임들 각각에 대해, 레이저 반사의 중심에 위치시키기 위해 상기 조준점의 상기 반사와 상관되는 상기 이미지 레벨들의 세트에 대해 중심 계산을 수행하는 것;및 상기 조준점의 위치로서 상기 중심의 위치를 할당하는 것을 포함하는, 목표 조준점들의 강화된 추적 제공 시스템.
  25. 25
    제 24 항에 있어서, 상기 복수의 비디오 프레임들 각각을 분석하는 것은, 상기 비디오 포착 시스템에서의 결함을 정정하기 위해 공간 변환(spatial translation)을 수행하는 것을 더 포함하는, 목표 조준점들의 강화된 추적 제공 시스템.
  26. 26
    제 1 항에 있어서, 상기 복수의 비디오 프레임들 각각을 분석하는 것은, 두 개의 교번 비디오 프레임에서의 조준점의 상대적인 위치의 수직 변위 에러들을 보상하기 위해 상기 두 개의 교번 비디오 프레임을 적분하는 것을 포함하는, 목표 조준점들의 강화된 추적 제공 시스템.
  27. 27
    제 1 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 시뮬레이팅된 무기는, 상기 조준점의 식별을 용이하게 하기 위해 상기 조준점의 상기 투영을 변조하도록 구성되는, 목표 조준점들의 강화된 추적 제공 시스템.
  28. 28
    제 27 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 시뮬레이팅된 무기는, 상기 비디오 포착 시스템의 프레임 레이트와 동등한 주파수에서 상기 조준점의 상기 투영을 변조하도록 구성되는, 목표 조준점들의 강화된 추적 제공 시스템.
  29. 29
    시뮬레이션 환경에서 목표 조준점들의 강화된 추적을 제공하기 위한 방법에 있어서:컴퓨터가 복수의 비디오 프레임들을 비디오 포착 시스템으로부터 수신하는 단계로서, 상기 복수의 비디오 프레임들 각각은 적어도 하나의 시뮬레이팅된 무기에 의해 투영되는 적어도 하나의 조준점을 포함하는, 상기 비디오 프레임 수신 단계;상기 컴퓨터가 상기 복수의 비디오 프레임들 각각에서 상기 조준점의 위치를 결정하기 위해 상기 복수의 비디오 프레임들 각각을 분석하는 단계;상기 컴퓨터가 상기 복수의 비디오 프레임들 중 적어도 하나에서의 상기 조준점의 위치에 의해 일반적으로 만족되는 상기 조준점의 이동에 대한 공식을 결정하는 단계;및 적어도 상기 공식을 이용하여, 후속 비디오 프레임에서 상기 조준점의 위치를 예측하는 단계를 포함하는, 목표 조준점들의 강화된 추적 제공 방법.
  30. 30
    컴퓨터에 의해 실행 가능한 명령들을 포함하는 컴퓨터 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 있어서, 상기 명령들은:적어도 하나의 시뮬레이팅된 무기에 의해 투영되는 적어도 하나의 조준점을 각각 포함하는 복수의 비디오 프레임들을 비디오 포착 시스템으로부터 수신하고;상기 복수의 비디오 프레임들 각각에서 상기 조준점의 위치를 결정하기 위해 상기 복수의 비디오 프레임들 각각을 분석하고;상기 복수의 비디오 프레임들 중 적어도 하나에서의 상기 조준점의 위치에 의해 일반적으로 만족되는 상기 조준점의 이동에 대한 공식을 결정하고;적어도 상기 공식을 이용하여, 후속 비디오 프레임에서 상기 조준점의 위치를 예측하도록 상기 컴퓨터에 의해 실행 가능한, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.
  31. 31
    시뮬레이션 환경에서 목표 조준점들의 강화된 추적을 제공하기 위한 방법에 있어서:컴퓨터가 복수의 비디오 프레임들을 비디오 포착 시스템으로부터 수신하는 단계로서, 상기 복수의 비디오 프레임들 각각은 적어도 하나의 시뮬레이팅된 무기에 의해 투영되는 적어도 하나의 조준점을 포함하는, 상기 비디오 프레임 수신 단계;상기 컴퓨터가 상기 복수의 비디오 프레임들 각각에서 상기 조준점의 위치를 결정하기 위해 상기 복수의 비디오 프레임들 각각을 분석하는 단계;상기 컴퓨터가 상기 복수의 비디오 프레임들 중 적어도 하나에서의 상기 조준점의 위치에 의해 일반적으로 만족되는 상기 조준점의 이동에 대한 공식을 결정하는 단계;및 상기 컴퓨터가 상기 복수의 비디오 프레임들에 걸쳐 상기 조준점을 추적하는 단계를 포함하는, 목표 조준점들의 강화된 추적 제공 방법.
  32. 32
    시뮬레이션 환경에서 조준점의 위치를 예측하고, 프로세서 및 상기 프로세서에 의해 실행 가능한 명령들을 포함하는 컴퓨터 판독 가능한 매체를 포함하는 컴퓨터 시스템에 있어서, 상기 명령들은:시뮬레이팅된 무기에 의해 투영되는 적어도 하나의 조준점을 각각 포함하는 복수의 비디오 프레임들을 비디오 포착 시스템으로부터 수신하고;상기 복수의 비디오 프레임들 각각에서 상기 조준점의 위치를 결정하기 위해 상기 복수의 비디오 프레임들 각각을 분석하고;상기 복수의 비디오 프레임들 중 적어도 하나에서의 상기 조준점의 위치에 의해 일반적으로 만족되는 상기 조준점의 이동에 대한 공식을 결정하고;상기 복수의 비디오 프레임들에 걸쳐 상기 조준점을 추적하도록 상기 프로세서에 의해 실행 가능한, 컴퓨터 시스템.
  33. 33
    시뮬레이션 환경에서 조준점의 위치를 예측하는 방법에 있어서:컴퓨터가 복수의 비디오 프레임들을 비디오 포착 시스템으로부터 수신하는 단계로서, 상기 복수의 비디오 프레임들 각각은 시뮬레이팅된 무기에 의해 투영되는 적어도 하나의 조준점을 포함하고, 상기 복수의 비디오 프레임들은 현재 비디오 프레임 및 적어도 하나의 과거 비디오 프레임을 포함하는, 상기 비디오 프레임 수신 단계;상기 컴퓨터가 상기 조준점의 복수의 알려진 위치들을 결정하기 위해 상기 복수의 비디오 프레임들 각각을 분석하는 단계로서, 상기 조준점의 상기 복수의 알려진 위치들은 상기 현재 비디오 프레임에서의 상기 조준점의 현재 알려진 위치 및 상기 적어도 하나의 과거 비디오 프레임에서의 상기 조준점의 적어도 하나의 히스토리적으로 알려진 위치를 포함하는, 상기 비디오 프레임 분석 단계;및 상기 컴퓨터가, 제 2 후속 비디오 프레임에서의 상기 조준점의 예측된 위치와 상기 조준점의 상기 복수의 알려진 위치들 중 적어도 하나를 평균화함으로써 제 1 후속 비디오 프레임에서 상기 조준점의 위치를 예측하는 단계를 포함하는, 조준점 위치 예측 방법.
  34. 34
    제 33 항에 있어서, 상기 조준점의 상기 적어도 하나의 히스토리적으로 알려진 위치는 상기 조준점의 복수의 히스토리적으로 알려진 위치들을 포함하고, 상기 조준점이 제 1 속도로 이동하면, 상기 조준점의 상기 복수의 히스토리적으로 알려진 위치들은 상기 조준점의 제 1 수의 히스토리적으로 알려진 위치들을 포함하고, 상기 조준점이 제 2 속도로 이동하면, 상기 조준점의 복수의 히스토리적으로 알려진 위치들은 상기 조준점의 제 2 수의 히스토리적으로 알려진 위치들을 포함하고, 상기 제 1 속도는 상기 제 2 속도보다 빠르고, 상기 제 1 수는 상기 제 2 수보다 큰, 조준점 위치 예측 방법.
  35. 35
    제 33 항에 있어서, 상기 제 2 후속 비디오 프레임에서의 상기 조준점의 상기 예측된 위치와 상기 조준점의 상기 적어도 하나의 알려진 위치의 평균은 가중 평균인, 조준점 위치 예측 방법.
  36. 36
    제 35 항에 있어서, 상기 가중 평균은 상기 조준점의 가속도에 따르는, 조준점 위치 예측 방법.
  37. 37
    제 35 항에 있어서, 상기 가중 평균은 상기 조준점의 속도에 따르는, 조준점 위치 예측 방법.
  38. 38
    제 37 항에 있어서, 상기 조준점의 속도가 낮을수록, 상기 가중 평균은 상기 조준점의 상기 적어도 하나의 알려진 위치에 더 높은 가중치를 부여하는, 조준점 위치 예측 방법.
  39. 39
    제 37 항에 있어서, 상기 조준점의 속도가 상대적으로 더 낮다면, 상기 제 2 후속 비디오 프레임은 시간적으로 상기 제 1 후속 비디오 프레임에 상대적으로 더 근접하고, 상기 조준점의 속도가 상대적으로 더 높다면, 상기 제 2 후속 비디오 프레임은 시간적으로 상기 제 1 후속 비디오 프레임으로부터 상대적으로 더 멀리 떨어지는, 조준점 위치 예측 방법.
  40. 40
    제 33 항에 있어서, 상기 컴퓨터가, 상기 복수의 비디오 프레임들 중 적어도 하나에서의 상기 조준점의 위치에 의해 일반적으로 만족되는 상기 조준점의 이동에 대한 공식을 결정하는 단계, 및 상기 컴퓨터가, 상기 공식을 이용하여, 상기 제 2 후속 비디오 프레임에서 상기 조준점의 예측된 위치를 결정하는 단계를 더 포함하는, 조준점 위치 예측 방법.
Independent claims40