一種基于投籃計(jì)數(shù)裝置的投籃計(jì)數(shù)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及體育用品領(lǐng)域，具體的說，是一種利用3D攝像頭實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)捕捉3D畫 面，通過數(shù)據(jù)線將三維深度信息傳輸給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)進(jìn)行投籃計(jì)數(shù)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)如今，放眼全世界對(duì)于籃球這項(xiàng)運(yùn)動(dòng)可以說是無處不在，已經(jīng)深深地扎根于我 們的日常生活中。其中很多籃球考試都涉及到了投籃計(jì)數(shù)裝置的使用，但目前的投籃計(jì)數(shù) 裝置出現(xiàn)了漏記、誤記等情況，使考試的過程中出現(xiàn)了一些不必要的麻煩與爭端。
[0003] 中國專利公開號(hào)為CN203227284U，公開日期為2013. 10. 09,發(fā)明名稱為一種基 于3D攝像頭的投籃計(jì)數(shù)裝置，包括籃板和與籃板連接的籃框，還包括具有對(duì)投中籃框的投 擲物進(jìn)行計(jì)數(shù)和顯示投中次數(shù)功能的便攜式電子設(shè)備，便攜式電子設(shè)備的正面設(shè)置有攝像 頭，所述便攜式電子設(shè)備設(shè)置于籃框上方，且其背面連接籃板。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)中便攜式電子設(shè)備所獲取的圖像是顏色信息，無法獲得籃球的空間位 置，易造成進(jìn)球數(shù)的漏記、誤記等情況；另外由于沒有設(shè)置保護(hù)裝置易被破壞。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對(duì)上述存在問題，本發(fā)明的目的在于提供一種基于投籃計(jì)數(shù)裝置的投籃計(jì)數(shù)方 法。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：
[0007] -種基于投籃計(jì)數(shù)裝置的投籃計(jì)數(shù)方法，所述投籃計(jì)數(shù)裝置包括籃板和與籃板連 接的籃框以及攝像頭、計(jì)算機(jī)，所述攝像頭為3D攝像頭，保護(hù)罩固定連接在支架上，3D攝像 頭位于籃板的上方并置于保護(hù)罩內(nèi)，3D攝像頭與支架鉸接，3D攝像頭與籃框的垂直距離為 I. 2m~2. 5m，3D攝像頭的鏡頭與籃框平行，計(jì)算機(jī)通過數(shù)據(jù)線與攝像頭連接；其特征在于 按以下步驟進(jìn)行：（一）.計(jì)算機(jī)對(duì)3D攝像頭采集的第一幀深度圖像中的所有點(diǎn)進(jìn)行K個(gè) 聚類，K為聚類個(gè)數(shù)；
[0008] (二通過步驟（一）的K個(gè)聚類，從每個(gè)聚類中隨機(jī)選5個(gè)點(diǎn)，計(jì)算出這5個(gè)點(diǎn) 到這個(gè)聚類剩余點(diǎn)的最遠(yuǎn)距離，取距離的平均值V 1, V1最大的聚類即為籃筐聚類，而maxV i 即為籃筐的直徑，從而確定籃筐的位置；
[0009] (三）.計(jì)算籃筐中心點(diǎn)位置坐標(biāo)和中心點(diǎn)的深度：
[0010]
[0011]
[0012] 其中C為K個(gè)聚類中的第c個(gè)聚類的點(diǎn)集，xavg，yavg分別為籃筐的中心的坐標(biāo)，Nc 為集合C的點(diǎn)的數(shù)量，x_j，分別表示集合中第j個(gè)點(diǎn)的X，y坐標(biāo)； CN 105139376 A VL 2/4 貝
[0013]
[0014] havg為籃筐的中心的深度，NC為集合C的點(diǎn)的數(shù)量，h j表示集合中第j個(gè)點(diǎn)的深度 坐標(biāo)；
[0015] (四）.讀取下一幀深度圖像，用以判斷圖像中是否有球出現(xiàn)；判斷除籃筐所在聚 類的其它聚類的點(diǎn)群中是否符合球體特征，判斷方法為：用一個(gè)5*5的矩陣對(duì)聚類中所有 點(diǎn)進(jìn)行掃描，如果矩陣中的掃描點(diǎn)滿足中心點(diǎn)深度值最小，矩陣中剩余點(diǎn)滿足離中心點(diǎn)越 遠(yuǎn)，深度值越高，即深度值與離中心點(diǎn)距離成正比，則判定此中心點(diǎn)是球體中心點(diǎn)；記錄中 心點(diǎn)的X，y坐標(biāo)和深度信息h ;如果找到則將球體中心點(diǎn)位置X，y坐標(biāo)和深度信息h，與籃 筐中心點(diǎn)進(jìn)行比較，如果球體中心點(diǎn)、籃筐中心點(diǎn)的坐標(biāo)距離和深度符合給定的閾值，攝像 頭到籃筐中心的距離為I. 2m-l. 3m，閾值根據(jù)實(shí)際情況測(cè)量得到，則判定球進(jìn)；否則就算沒 進(jìn)；如果沒有找到球體，計(jì)算器η加1，如果n〈M，M為給定值，則轉(zhuǎn)到步驟（三），如果η多M， 則轉(zhuǎn)到步驟（一），重新對(duì)圖像進(jìn)行聚類，并對(duì)籃筐進(jìn)行重定位，η是一個(gè)計(jì)數(shù)器，如果在連 續(xù)M = 10張深度圖像中都沒有找到球體，則認(rèn)為一次投籃結(jié)束。
[0016] 所述步驟（一）計(jì)算機(jī)對(duì)3D攝像頭采集的第一幀深度圖像中的所有點(diǎn)進(jìn)行K個(gè) 聚類的具體方法為：(a)采用隨機(jī)選取的辦法選定第k個(gè)中心μ k的初值，k為1，2, Κ，μ k 為第k個(gè)聚類中的所有數(shù)據(jù)點(diǎn)的平均值，
[0017] (b)將每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)歸類到離它最近的那個(gè)中心點(diǎn)所代表的聚類cluster中；
[0018] (c)用公式；
44十算出每個(gè)cluster的新的中心點(diǎn)；
[0019] (d)重復(fù)第（b)步，一直到迭代了最大的步數(shù)或者前后的J的值相差小于一個(gè)閾值 為止，J每個(gè)點(diǎn)到其聚類中心點(diǎn)的距離平方和。
[0020] 所述支架通過螺絲夾固定連接在籃板上方。
[0021] 所述支架置于地面上。
[0022] 所述保護(hù)罩為鋼性材料。
[0023] 由于采用了以上技術(shù)方案，位于在籃框上方的3D攝像頭可以實(shí)時(shí)捕捉籃球運(yùn)動(dòng) 狀態(tài)信息，不同于傳統(tǒng)攝像頭所獲取的畫面信息為顏色信息，3D攝像頭獲取的是三維深度 信息，從中得到籃球的具體空間位置，將籃球的具體空間位置通過數(shù)據(jù)線傳輸給計(jì)算機(jī)，計(jì) 算機(jī)按本發(fā)明的方法進(jìn)行投籃的計(jì)數(shù)和顯示投中次數(shù)，避免了投籃計(jì)數(shù)時(shí)投中次數(shù)的漏 記、誤記；還采用保護(hù)罩對(duì)3D攝像頭進(jìn)行保護(hù)；另外本發(fā)明設(shè)計(jì)合理、結(jié)構(gòu)簡單、實(shí)用性強(qiáng)。
【附圖說明】
[0024] 圖1為本發(fā)明的投籃計(jì)數(shù)裝置示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述：
[0026] 如圖1所示，本發(fā)明的投籃計(jì)數(shù)裝置包括：3D攝像頭1、支架2、保護(hù)罩3、數(shù)據(jù)線 4、計(jì)算機(jī)5、籃板6、籃框7,3D攝像頭1采用的是微軟（(Microsoft))第二代Kinect for Windows感應(yīng)器中的3D攝像頭1，所述3D攝像頭1比一般的攝像頭更為智能，能夠發(fā)射紅 外線，從而對(duì)所在空間進(jìn)行立體定位，并借助紅外線來識(shí)別籃球的運(yùn)動(dòng)；保護(hù)罩3固定連接 在支架2上，3D攝像頭1位于籃板6的上方并置于保護(hù)罩3內(nèi)，3D攝像頭1與支架2鉸接， 3D攝像頭1與籃框7的垂直距離為I. 2m~2. 5m，3D攝像頭1的鏡頭與籃框7平行，計(jì)算機(jī) 5通過數(shù)據(jù)線4與3D攝像頭1連接。保護(hù)罩3為鋼性材料，鋼性材料的保護(hù)罩3對(duì)3D攝像 頭1起到了一個(gè)長久且有效的保護(hù)。3D攝像頭1的安裝方式有兩種，一種是安裝在通過螺 絲夾固定連接在籃板上方的支架2上，另一種是安裝在置于地面上可活動(dòng)支架2上。
[0027] -種基于投籃計(jì)數(shù)裝置的投籃計(jì)數(shù)方法