專利名稱：一種乒乓球訓(xùn)練機智能評價系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于視頻運動目標的檢測與跟蹤的乒乓球訓(xùn)練機智能評價系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
乒乓球運動是一種深受國民喜愛的體育運動項目，為了滿足人們的乒乓球訓(xùn)練要求，市場上已經(jīng)出現(xiàn)了各種各樣的乒乓球訓(xùn)練機，然而訓(xùn)練者無法判斷如何接球、接球落點在哪里才是高質(zhì)量的接球，無法滿足人們高質(zhì)量的訓(xùn)練要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種乒乓球訓(xùn)練機智能評價系統(tǒng)，可以提高乒乓球愛好者在訓(xùn)練中的技巧技能，提高訓(xùn)練效率和訓(xùn)練效果。為了達到上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案:該評價系統(tǒng)包括鋪設(shè)于乒乓球臺面的網(wǎng)格桌布、用于拍攝乒乓球在網(wǎng)格桌布上的落點視頻的攝像機以及用于對乒乓球落點進行識別和打分的計算機，所述網(wǎng)格桌布上的各個網(wǎng)格虛擬分配有對應(yīng)的分值，計算機通過視頻采集卡與攝像機相連。所述評價系統(tǒng)還包括與計算機相連的單片機最小系統(tǒng)以及與單片機最小系統(tǒng)相連的顯示屏。所述攝像機采用高速高分辨率攝像機。所述計算機基于落點視頻圖像中乒乓球的運動軌跡，通過目標特性提取與匹配，識別出乒乓球的落點位置，然后根據(jù)網(wǎng)格桌布的分值虛擬分配，計算出落點分值，根據(jù)落點分值給出擊球效果評估。所述計算機采用以下方法對乒乓球落點進行識別和打分:第一步:根據(jù)攝像機攝像頭焦平面與乒乓球臺面的偏移映射建立點源目標空間坐標系;第二步:使用幀間差分法對視頻圖像進行處理，得到乒乓球運動軌跡離散化的向量坐標，所述向量坐標建立在兵兵球臺面所在的平面內(nèi)；第三步:將離散化的向量坐標在點源目標空間坐標系內(nèi)進行變換，然后利用最小二乘曲線擬合獲得目標相對于攝像頭方位的標準方位變換曲線；第四步:使用插值曲率逼近算法獲得標準方位變換曲線相對于乒乓球臺面的臨界點坐標；第五步:利用點源目標空間坐標系對臨界點坐標進行逆向變換得到乒乓球的落點向量坐標；第六步:將乒乓球的落點向量坐標在乒乓球臺面進行匹配，識別乒乓球落點位置所處網(wǎng)格；第七步:利用網(wǎng)格虛擬分配的分值，計算落點分值。本發(fā)明的有益效果為:本發(fā)明所述乒乓球訓(xùn)練機自動評價系統(tǒng)將計算機數(shù)字圖象處理技術(shù)和乒乓球訓(xùn)練機結(jié)合起來，通過識別判定乒乓球落點位置，給出接球質(zhì)量分值，可以較好的指導(dǎo)人們在乒乓球訓(xùn)練中注意接球質(zhì)量，提高乒乓球技能。本發(fā)明所述乒乓球訓(xùn)練機自動評價系統(tǒng)采用圖像處理技術(shù)，獲得了對乒乓球落點的準確判斷方法，提高了評價系統(tǒng)的自動化程度和準確性，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，容易使用，有利于進一步提高乒乓球訓(xùn)練效果。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明的工作原理框圖；圖3為網(wǎng)格區(qū)域分值分布示意圖；圖中:1為·網(wǎng)格桌布，2為攝像機，3為計算機，4為單片機最小系統(tǒng)，5為顯示屏，6為發(fā)球機，7為訓(xùn)練者。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。參見圖1，本發(fā)明所述乒乓球訓(xùn)練機智能評價系統(tǒng)，該評價系統(tǒng)包括鋪設(shè)于乒乓球臺面的網(wǎng)格桌布、用于拍攝乒乓球在網(wǎng)格桌布上的落點視頻的攝像機以及用于對乒乓球落點進行識別和打分的計算機，所述網(wǎng)格桌布上的各個網(wǎng)格虛擬分配有對應(yīng)的分值，計算機通過視頻采集卡與攝像機相連。所述評價系統(tǒng)還包括與計算機相連的單片機最小系統(tǒng)以及與單片機最小系統(tǒng)相連的顯示屏。所述攝像機采用高速高分辨率攝像機。參見圖2以及圖3，所述計算機基于落點視頻圖像中乒乓球的運動軌跡，通過目標特性提取與匹配，識別出乒乓球的落點位置，然后根據(jù)網(wǎng)格桌布的分值虛擬分配，計算出落點分值，根據(jù)落點分值給出擊球效果評估。所述計算機采用以下方法對乒乓球落點進行識別和打分:第一步:根據(jù)攝像機攝像頭焦平面與乒乓球臺面的偏移映射建立點源目標空間坐標系;第二步:使用攝像機拍攝得到連續(xù)的乒乓球運動軌跡視頻；第三步:使用幀間差分法對視頻圖像進行處理，得到乒乓球運動軌跡離散化的向量坐標，所述向量坐標建立在兵兵球臺面所在的平面內(nèi)；第四步:將離散化的向量坐標在點源目標空間坐標系內(nèi)進行變換，然后利用最小二乘曲線擬合獲得目標相對于攝像頭方位的標準方位變換曲線；第五步:使用插值曲率逼近算法獲得標準方位變換曲線相對于乒乓球臺面的臨界點坐標；第六步:利用點源目標空間坐標系對臨界點坐標進行逆向變換得到乒乓球的落點向量坐標；第七步:將乒乓球的落點向量坐標在乒乓球臺面進行匹配，識別乒乓球落點位置所處網(wǎng)格；第八步:利用網(wǎng)格虛擬分配的分值，計算落點分值。實施例
乒乓球訓(xùn)練機智能評價系統(tǒng)，包括乒乓球落點圖像采集，圖像處理，智能評價三部分，它的結(jié)構(gòu)如下:乒乓球臺面鋪設(shè)網(wǎng)格桌布，攝像機對網(wǎng)格桌布進行拍攝，上位機計算機通過視頻采集卡與攝像機相連，上位機計算機內(nèi)部視頻處理軟件對視頻圖像進行處理，對乒乓球落點位置進行識別，上位機計算機通過RS-232串口與下位機單片機最小系統(tǒng)相連，單片機最小系統(tǒng)與LED顯示屏相連。所述攝像機采用高速高分辨率攝像機。乒乓球臺面鋪設(shè)網(wǎng)格桌布，不同區(qū)域的網(wǎng)格虛擬分配不同的分值，訓(xùn)練過程中，攝像機對網(wǎng)格桌布進行拍攝，拍攝的視頻圖像傳送至上位機計算機，上位機計算機內(nèi)部安裝的視頻處理軟件基于視頻圖像中乒乓球的運動軌跡，通過目標特性提取與匹配，識別出乒乓球落點位置，根據(jù)網(wǎng)格桌布的分值虛擬分配，計算出落點分值，最終給出擊球效果評估。上位機計算機發(fā)送分值數(shù)據(jù)給單片機最小系統(tǒng)，傳輸?shù)姆种禂?shù)據(jù)在與單片機最小系統(tǒng)相連的LED顯示屏上顯示。本發(fā)明將離散化的向量坐標在點源目標空間坐標系內(nèi)進行變換，利用最小二乘曲線擬合獲得目標相對于攝像頭方位的標準方位變換曲線。與其他方法相比，提高了落點識別的準確率和 速度。
權(quán)利要求
1.一種乒乓球訓(xùn)練機智能評價系統(tǒng)，其特征在于:該評價系統(tǒng)包括鋪設(shè)于乒乓球臺面的網(wǎng)格桌布、用于拍攝乒乓球在網(wǎng)格桌布上的落點視頻的攝像機以及用于對乒乓球落點進行識別和打分的計算機，所述網(wǎng)格桌布上的各個網(wǎng)格虛擬分配有對應(yīng)的分值，計算機通過視頻采集卡與攝像機相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種乒乓球訓(xùn)練機智能評價系統(tǒng)，其特征在于:所述評價系統(tǒng)還包括與計算機相連的單片機最小系統(tǒng)以及與單片機最小系統(tǒng)相連的顯示屏。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種乒乓球訓(xùn)練機智能評價系統(tǒng)，其特征在于:所述攝像機采用高速高分辨率攝像機。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種乒乓球訓(xùn)練機智能評價系統(tǒng)，其特征在于:所述計算機基于落點視頻圖像中乒乓球的運動軌跡，通過目標特性提取與匹配，識別出乒乓球的落點位置，然后根據(jù)網(wǎng)格桌布的分值虛擬分配，計算出落點分值，根據(jù)落點分值給出擊球效果評估。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種乒乓球訓(xùn)練機智能評價系統(tǒng)，其特征在于:所述計算機采用以下方法對乒乓球落點進行識別和打分: 第一步:根據(jù)攝像機攝像頭焦平面與乒乓球臺面的偏移映射建立點源目標空間坐標系; 第二步:使用幀間差分法對視頻圖像進行處理，得到乒乓球運動軌跡離散化的向量坐標，所述向量坐標建立在乒乓球臺面所在的平面內(nèi)； 第三步:將離散化的向量坐標在點源目標空間坐標系內(nèi)進行變換，然后利用最小二乘曲線擬合獲得目標相對于攝像頭方位的標準方位變換曲線； 第四步:使用插值曲率逼近算法獲得標準方位變換曲線相對于乒乓球臺面的臨界點坐標； 第五步:利用點源目標空間坐標系對臨界點坐標進行逆向變換得到乒乓球的落點向量坐標； 第六步:將乒乓球的落點向量坐標在乒乓球臺面進行匹配，識別乒乓球落點位置所處網(wǎng)格； 第七步:利用網(wǎng)格虛擬分配的分值，計算落點分值。
全文摘要
本發(fā)明提供一種乒乓球訓(xùn)練機智能評價系統(tǒng)，包括乒乓球落點圖像采集，圖像處理，智能評價三部分，評分網(wǎng)格桌布鋪設(shè)在臺面上，攝像機對其進行拍攝，上位機計算機通過視頻采集卡與攝像機相連，上位機計算機內(nèi)部視頻處理軟件對視頻圖像進行處理，上位機計算機通過RS-232串口與下位機單片機系統(tǒng)相連，單片機系統(tǒng)與LED顯示屏相連，本發(fā)明通過對乒乓球落點位置的識別及擊球效果的評估，實現(xiàn)乒乓球訓(xùn)練機的智能評價功能。
文檔編號A63B67/04GK103223236SQ20131014616
公開日2013年7月31日 申請日期2013年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月24日
發(fā)明者馬榮貴, 邢洪偉, 高朝春, 鄭曉波, 侯斌, 李海平, 劉方洲 申請人:長安大學(xué)