本發明涉及射擊訓練領域，具體地，涉及一種可抗陽光干擾的瞄準點軌跡測量系統。
背景技術：
1、射擊瞄準點軌跡是射手在瞄準靶標時、瞄準線與靶標相交點形成的軌跡，這個軌跡可以定量、可視化定展示射手是否瞄準目標、射手瞄準過程中呼吸節律控制是否得到和擊發時刻是否掌握正確。因此，教練員可以通過這個軌跡去指導射手開展射擊訓練工作，用于快速提升射手的訓練成績。
2、目前，用于射擊瞄準點軌跡測量的主要方法有：
3、1）在槍上掛載激光器，將激光投射到激光靶上，激光靶上的光電探測器，感知到激光光斑后，測量光斑位置，再將測量的光斑位置按時間順序串聯起來，就得到了瞄準點軌跡。但是，這種系統受光電探測器排列密度限制，測量的瞄準點位置精度較低；
4、2）將激光投射到靶標上，通過視覺測量方法，精準計算光斑在靶標上的位置得到瞄準點，沿時間軸串聯后得到瞄準點軌跡，這種方法存在的問題是：投射的激光光斑亮度不夠時，會導致無法進行遠距離瞄準訓練。
5、狙擊手通常作戰距離達到了500m，國外最高紀錄達到了2.5km。要在這個距離上實現狙擊瞄準點軌跡測量的難度非常大。現有射擊訓練系統（noptel、scatt?等）仍聚焦中短距離（≤100m），無法滿足狙擊訓練?1-2.5km?的作戰需求。
6、為此，申請人在申請號為2024108446762的專利申請（現有技術1）、狙擊瞄準點軌跡測量系統研究（西南科技大學碩士論文-曾宇航，現有技術2）中提出利用狙擊瞄準鏡和紅外靶標進行瞄準點軌跡測量的方法。
7、現有技術1-2中的系統在瞄準鏡的后端新增了5：5分光光路，用于將射手的瞄準景況進行成像，再在靶標上設置紅外光源，通過成像獲取的紅外光源進行瞄準點軌跡測量。在實際實踐應用中，現有技術中的方案存在暴露出抵制戶外陽光干擾性能差的問題。
技術實現思路
1、為了解決上述問題，本發明提供了一種可抗陽光干擾的瞄準點軌跡測量系統。
2、為實現上述發明目的，本發明提供了一種可抗陽光干擾的瞄準點軌跡測量系統，所述系統包括：紅外光源靶標，設于射擊靶上，用于產生作為瞄準點的紅外光源光斑；瞄準鏡分光模塊，連接于瞄準鏡的目鏡后端，用于將入射光線分束，形成供射手觀察的第一光路和供成像處理的第二光路；瞄準軌跡顯示模塊，用于顯示瞄準點軌跡；所述系統還包括：成像與數據處理模塊，用于基于射入的光線通過成像處理和抗陽光干擾處理，獲得瞄準點軌跡。
3、其中，通過對現有技術中的系統進行深入分析，申請人發現現有的瞄準點軌跡測量系統陽光干擾的原因是在目鏡后端設置的5:5分光光路中，從人眼觀察側，戶外強陽光干擾進入，導致了獲取的紅外光源圖像失效，無法有效進行軌跡測量。這個問題是很難直接從現有技術1-2中描述中直接發現的，而是需要將系統做出來，在實際應用中，在特定的使用環境下，通過相應的研究和觀察才會暴露出來，因此，本領域技術人員并不容易發現該技術問題。為了解決該問題，本技術與傳統的瞄準點軌跡測量系統不同的是增加了一個成像與數據處理模塊，通過該模塊能夠基于射入的光線通過成像處理和抗陽光干擾處理，獲得瞄準點軌跡，利用該模塊可以進行抗陽光干擾處理獲得清晰的、無干擾的和準確的瞄準點軌跡，獲得的瞄準點軌跡效果較好，能夠減弱陽光的干擾。
4、優選的，所述系統還包括抗陽光干擾模塊，用于減少進入瞄準鏡分光模塊的環境光；和/或，所述瞄準鏡分光模塊為二向色棱鏡，透視可見光，反射紅外光，所述瞄準鏡分光模塊在靠近人眼觀察側的鏡片表面增鍍有紅外干涉膜。
5、其中，增加紅外干涉膜可主動減少環境光；采用二向色棱鏡并鍍膜，利用光譜特性分離可見光與紅外光。解決了環境光（尤其是可見光）從光學入口大量涌入成像系統，導致圖像信噪比低、靶標特征被淹沒的問題。在信號源頭（光路）上初步抑制干擾，提升成像傳感器獲取的原始圖像中靶標紅外光斑的對比度，為后續數字圖像處理減輕負擔。
6、優選的，所述抗陽光干擾處理包括：
7、步驟a：對獲取的圖像進行連通域分析，基于連通域的數量與幾何特征，動態判定陽光干擾狀態，獲得判定結果；
8、步驟b：根據所述判定結果，選擇并執行對應的處理模式：當判定無陽光干擾時，執行常規質心提取模式；當判定存在陽光干擾時，啟動抗干擾處理模式；
9、步驟c：在所述抗干擾處理模式下，通過控制所述紅外光源靶標脈沖發光進行幀差分析，從干擾背景中提取出靶標光斑區域，和/或調用預訓練的目標檢測模型，從干擾背景中提取出靶標光斑區域；
10、步驟d：基于提取的靶標光斑區域計算亞像素中心坐標，根據光學映射關系生成瞄準點軌跡。
11、其中，所述抗陽光干擾處理步驟提出了一套完整的、基于狀態感知-決策執行的智能圖像處理流程。核心是動態判定干擾狀態，并據此在常規模式與抗干擾模式間自適應切換。解決了現有算法處理模式單一、無法適應復雜多變的陽光干擾場景的問題（如在無干擾時仍進行復雜運算浪費資源，或在強干擾時簡單算法失效）。使系統具備智能化特性，能根據實際情況選擇最高效、最可靠的處理路徑，兼顧了無干擾時的處理效率與有干擾時的處理精度。
12、優選的，所述對獲取的圖像進行連通域分析前還包括以下步驟：
13、瞄準紅外光源靶標中心，將紅外光源光斑位于成像區域的中心位置；
14、成像與數據處理模塊中的主處理器芯片控制圖像傳感器，調整圖像傳感器的曝光參數和增益，獲取成像區域的中心位置處的亮斑圖像；
15、計算亮斑圖像二值化分割閾值，二值化處理亮斑圖像，對二值化處理后的亮斑圖像進行腐蝕和膨脹操作；
16、當在步驟a中判定為無陽光干擾時，記錄此時使靶標成像的圖像傳感器曝光參數與增益參數，并在后續的成像采集循環中采用所記錄的參數。
17、其中，在成像與數據處理模塊判定前，執行標準化的圖像預處理流程。包括瞄準定位、曝光增益調整、圖像增強（二值化、腐蝕膨脹），將成功尋找到靶標時的成像參數（曝光、增益）進行記錄和后續復用。解決了因初始圖像質量不佳（如過曝、欠曝、噪聲）而導致后續連通域分析與特征提取不準確、不穩定的問題。確保輸入到成像與數據處理模塊的圖像是經過優化的、特征清晰的，為后續的準確判定提供了高質量的基礎材料。解決了每次處理都需要重新調整成像參數的問題，實現了一次優化，持續受益。通過固化最優成像參數，使得系統在后續連續工作中能穩定獲取高質量圖像，避免了參數反復調整帶來的延遲和不穩定，顯著提升了系統響應速度和連續性。
18、優選的，所述動態判定陽光干擾狀態包括：
19、若圖像中僅存在一個連通域，且其面積、圓度及尺寸參數符合預設的靶標特征閾值（即基于先驗的靶標篩選方法），則判定為無陽光干擾；
20、若圖像中存在兩個及以上連通域，或僅存的一個連通域其特征不符合預設的靶標特征閾值，則判定為存在陽光干擾。
21、其中，將陽光干擾狀態量化為基于連通域數量和幾何特征（面積、圓度和尺寸參數）?的具體邏輯判斷規則。解決了如何客觀、自動地判斷當前是否存在陽光干擾這一關鍵決策問題，避免了主觀或經驗性閾值設定。提供了一套明確、可執行的判定標準，使系統能夠可靠地區分單靶標無干擾、多光斑干擾和偽單光斑干擾等多種情況。
22、優選的，所述成像與數據處理模塊在判定為存在陽光干擾后，還被配置為首先執行曝光參數調整流程，包括：
23、在未超過預設調整次數上限的前提下，逐步降低成像與數據處理模塊中的圖像傳感器的曝光參數；基于調整后的曝光參數重新獲取圖像，然后基于重新獲取的圖像執行步驟a對應的連通域分析操作；
24、若在某次連通域分析操作后，重新獲取的圖像中出現兩個及以上連通域，則退出曝光參數調整流程，然后執行基于先驗信息的靶標篩選流程；所述基于先驗信息的靶標篩選流程包括：
25、當圖像中出現兩個及以上連通域時，針對每個連通域，判斷其是否同時滿足以下條件：
26、條件1：該連通域的形心位于成像畫面的預設中心區域內；
27、條件2：該連通域的形狀為圓形；
28、條件3：該連通域的像素面積處于根據當前射擊距離所確定的靶標光斑預期像素面積范圍內；
29、若經判斷，有且僅有一個連通域同時滿足條件1-條件3，則判定該連通域為靶標光斑區域，基于此區域計算瞄準點坐標；
30、若不存在同時滿足條件1-條件3的連通域，或存在多個滿足全部預設條件的連通域，則判定篩選失敗，觸發執行通過控制紅外光源靶標脈沖發光進行幀差分析的操作；
31、若達到所述預設調整次數上限后，且重新獲取的圖像中仍無法分離出多個連通域，則退出曝光參數調整流程，則執行步驟c。
32、其中，在判定存在干擾后，優先采用迭代、可控地降低傳感器曝光參數的物理方法，嘗試使過曝的陽光干擾光斑在圖像中減弱或分離。解決了在干擾初期，可能因陽光光斑與靶標光斑亮度接近或重疊導致難以分離的問題。提供了一種低成本、高效的初步分離手段。若成功，可直接轉入篩選步驟，可簡化后續處理；若失敗，則證明了干擾的頑固性，為切換到更高級的幀差法提供了依據。
33、優選的，步驟c中通過控制所述紅外光源靶標脈沖發光進行幀差分析，具體包括：
34、控制所述紅外光源靶標以與成像與數據處理模塊中的圖像傳感器采集幀率同步的預設占空比交替開啟和關閉；
35、獲取至少一組包含紅外光源開啟幀和紅外光源關閉幀的圖像對；
36、計算所述圖像對的幀差圖像，二值化處理所述幀差圖像，二值化閾值基于所述幀差圖像中靶標光斑區域與背景區域的亮度特征確定。
37、其中，通過主動控制紅外光源脈沖發光，并同步采集開啟/關閉圖像對。利用圖像差分，消除兩幀中共同的背景（包括不變的陽光干擾），從而凸顯僅與光源同步變化的靶標光斑。解決了在強光、復雜背景下，靶標與干擾在空間和光譜上難以區分的難題。從時間維度創造了絕對差異，能夠從任何復雜的靜態或動態背景中，幾乎完美地提取出靶標，實現了質的突破。
38、優選的，所述二值化閾值的確定方法為：
39、在所述幀差圖像中，計算預設的靶標光斑區域的平均亮度值e1，以及靶標光斑區域的外圍環形背景區域的平均亮度值e2；
40、依據公式?計算二值化閾值t，其中，k為預定義的加權系數，k的取值范圍為0-1。
41、其中，提出一種基于前景（靶標）與局部背景亮度加權平均的自適應閾值計算方法，解決了幀差圖像二值化時，固定閾值或單一比例閾值無法適應不同光照強度、不同對比度場景，導致分割不準確的問題。使閾值能夠根據當前圖像的實際情況動態調整，顯著提高了幀差圖像二值化分割的魯棒性和準確性，確保在各種環境下都能穩定提取出完整的光斑。
42、優選的，所述調用預訓練的目標檢測模型，從干擾背景中提取出靶標光斑區域，具體包括：
43、調用yolo系列目標檢測神經網絡模型；
44、所述目標檢測神經網絡模型使用包含多種陽光干擾場景的圖像和紅外光源靶標圖像數據集訓練獲得，用于從圖像中定位并輸出所述紅外光源靶標的區域坐標。
45、其中，引入基于深度學習的輕量化目標檢測模型（如yolo）?作為并行或備選方案。模型通過大量包含干擾的數據訓練，能直接理解并定位靶標。解決了在某些極端或特殊干擾模式下，傳統圖像處理算法（包括幀差法）可能失效或效果不佳的問題，提供了技術冗余。極大地增強了系統的魯棒性和泛化能力。為系統提供了一個不依賴于特定光源調制模式的、基于認知的備選識別方案，提高了系統的整體可靠性。
46、優選的，所述成像與數據處理模塊還被配置為：
47、對于在通過控制所述紅外光源靶標脈沖發光進行幀差分析過程中，因紅外光源關閉而未能計算得到瞄準點軌跡的圖像幀，通過在時間序列上對相鄰紅外光源開啟幀計算得到的瞄準點坐標進行插值處理，以補全連續的瞄準點軌跡；
48、所述系統還包括同步控制單元，用于確保所述紅外光源靶標的脈沖發光與所述成像與數據處理模塊中的圖像傳感器的曝光時序同步。
49、其中，設計了軌跡插值以對因光源關閉而缺失的數據點進行補全；通過硬件同步控制，確保光源脈沖與相機曝光嚴格同步。解決了脈沖發光模式下瞄準點軌跡數據不連續的問題；解決了軟件同步可能存在的時序誤差導致幀差法失效的根本性隱患。保證了最終輸出軌跡的連續性和平滑性，提升用戶體驗和數據分析價值；通過硬件級同步保障了核心算法（幀差法）穩定、可靠地運行，是算法從理論走向實用的關鍵工程保障。
50、本發明提供的一個或多個技術方案，至少具有如下技術效果或優點：
51、本發明構建了一個由紅外靶標光源、分光模塊、成像處理模塊、顯示模塊組成的閉環系統。通過分光將瞄準光路一分為二，并設立獨立的成像處理通道。解決了傳統狙擊訓練系統無法在遠距離、強環境光（陽光）干擾下，實時、精確、非接觸地測量瞄準點軌跡的根本問題，能夠良好的解決瞄準點軌跡測量系統的陽光干擾問題。本發明提供了一套完整的硬件平臺基礎，使后續一系列軟件抗干擾算法得以運行，為實現高精度、抗干擾的瞄準點軌跡測量奠定了物理基礎。