一种乒乓球训练机智能评价系统

摘要

本发明提供一种乒乓球训练机智能评价系统，包括乒乓球落点图像采集，图像处理，智能评价三部分，评分网格桌布铺设在台面上，摄像机对其进行拍摄，上位机计算机通过视频采集卡与摄像机相连，上位机计算机内部视频处理软件对视频图像进行处理，上位机计算机通过RS-232串口与下位机单片机系统相连，单片机系统与LED显示屏相连，本发明通过对乒乓球落点位置的识别及击球效果的评估，实现乒乓球训练机的智能评价功能。

权利要求

1.一种乒乓球训练机智能评价系统，其特征在于：该评价系统包括铺设于乒乓球台面的网格桌布、用于拍摄乒乓球在网格桌布上的落点视频的摄像机以及用于对乒乓球落点进行识别和打分的计算机，所述网格桌布上的各个网格虚拟分配有对应的分值，计算机通过视频采集卡与摄像机相连；

所述计算机采用以下方法对乒乓球落点进行识别和打分：

第一步：根据摄像机摄像头焦平面与乒乓球台面的偏移映射建立点源目标空间坐标系；

第二步：使用帧间差分法对视频图像进行处理，得到乒乓球运动轨迹离散化的向量坐标，所述向量坐标建立在乒乓球台面所在的平面内；

第三步：将离散化的向量坐标在点源目标空间坐标系内进行变换，然后利用最小二乘曲线拟合获得目标相对于摄像头方位的标准方位变换曲线；

第四步：使用插值曲率逼近算法获得标准方位变换曲线相对于乒乓球台面的临界点坐标；

第五步：利用点源目标空间坐标系对临界点坐标进行逆向变换得到乒乓球的落点向量坐标；

第六步：将乒乓球的落点向量坐标在乒乓球台面进行匹配，识别乒乓球落点位置所处网格；

第七步：利用网格虚拟分配的分值，计算落点分值。

2.根据权利要求1所述一种乒乓球训练机智能评价系统，其特征在于：所述评价系统还包括与计算机相连的单片机最小系统以及与单片机最小系统相连的显示屏。

3.根据权利要求1所述一种乒乓球训练机智能评价系统，其特征在于：所述摄像机采用高速高分辨率摄像机。

4.根据权利要求1所述一种乒乓球训练机智能评价系统，其特征在于：所述计算机基于落点视频图像中乒乓球的运动轨迹，通过目标特性提取与匹配，识别出乒乓球的落点位置，然后根据网格桌布的分值虚拟分配，计算出落点分值，根据落点分值给出击球效果评估。

说明书

一种乒乓球训练机智能评价系统

技术领域

[0001] 本发明涉及一种基于视频运动目标的检测与跟踪的乒乓球训练机智能评价系统。

背景技术

[0002] 乒乓球运动是一种深受国民喜爱的体育运动项目，为了满足人们的乒乓球训练要求，市场上已经出现了各种各样的乒乓球训练机，然而训练者无法判断如何接球、接球落点在哪里才是高质量的接球，无法满足人们高质量的训练要求。

发明内容

[0003] 本发明的目的在于提供一种乒乓球训练机智能评价系统，可以提高乒乓球爱好者在训练中的技巧技能，提高训练效率和训练效果。

[0004] 为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：

[0005] 该评价系统包括铺设于乒乓球台面的网格桌布、用于拍摄乒乓球在网格桌布上的落点视频的摄像机以及用于对乒乓球落点进行识别和打分的计算机，所述网格桌布上的各个网格虚拟分配有对应的分值，计算机通过视频采集卡与摄像机相连。

[0006] 所述评价系统还包括与计算机相连的单片机最小系统以及与单片机最小系统相连的显示屏。

[0007] 所述摄像机采用高速高分辨率摄像机。

[0008] 所述计算机基于落点视频图像中乒乓球的运动轨迹，通过目标特性提取与匹配，识别出乒乓球的落点位置，然后根据网格桌布的分值虚拟分配，计算出落点分值，根据落点分值给出击球效果评估。

[0009] 所述计算机采用以下方法对乒乓球落点进行识别和打分：

[0010] 第一步：根据摄像机摄像头焦平面与乒乓球台面的偏移映射建立点源目标空间坐标系；

[0011] 第二步：使用帧间差分法对视频图像进行处理，得到乒乓球运动轨迹离散化的向量坐标，所述向量坐标建立在乒乓球台面所在的平面内；

[0012] 第三步：将离散化的向量坐标在点源目标空间坐标系内进行变换，然后利用最小二乘曲线拟合获得目标相对于摄像头方位的标准方位变换曲线；

[0013] 第四步：使用插值曲率逼近算法获得标准方位变换曲线相对于乒乓球台面的临界点坐标；

[0014] 第五步：利用点源目标空间坐标系对临界点坐标进行逆向变换得到乒乓球的落点向量坐标；

[0015] 第六步：将乒乓球的落点向量坐标在乒乓球台面进行匹配，识别乒乓球落点位置所处网格；

[0016] 第七步：利用网格虚拟分配的分值，计算落点分值。

[0017] 本发明的有益效果为：本发明所述乒乓球训练机自动评价系统将计算机数字图象处理技术和乒乓球训练机结合起来，通过识别判定乒乓球落点位置，给出接球质量分值，可以较好的指导人们在乒乓球训练中注意接球质量，提高乒乓球技能。

[0018] 本发明所述乒乓球训练机自动评价系统采用图像处理技术，获得了对乒乓球落点的准确判断方法，提高了评价系统的自动化程度和准确性，系统结构简单，容易使用，有利于进一步提高乒乓球训练效果。

附图说明

[0019] 图1为本发明的结构示意图；

[0020] 图2为本发明的工作原理框图；

[0021] 图3为网格区域分值分布示意图；

[0022] 图中：1为网格桌布，2为摄像机，3为计算机，4为单片机最小系统，5为显示屏，6为发球机，7为训练者。

具体实施方式

[0023] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

[0024] 参见图1，本发明所述乒乓球训练机智能评价系统，该评价系统包括铺设于乒乓球台面的网格桌布、用于拍摄乒乓球在网格桌布上的落点视频的摄像机以及用于对乒乓球落点进行识别和打分的计算机，所述网格桌布上的各个网格虚拟分配有对应的分值，计算机通过视频采集卡与摄像机相连。所述评价系统还包括与计算机相连的单片机最小系统以及与单片机最小系统相连的显示屏。所述摄像机采用高速高分辨率摄像机。

[0025] 参见图2以及图3，所述计算机基于落点视频图像中乒乓球的运动轨迹，通过目标特性提取与匹配，识别出乒乓球的落点位置，然后根据网格桌布的分值虚拟分配，计算出落点分值，根据落点分值给出击球效果评估。

[0026] 所述计算机采用以下方法对乒乓球落点进行识别和打分：

[0027] 第一步：根据摄像机摄像头焦平面与乒乓球台面的偏移映射建立点源目标空间坐标系；

[0028] 第二步：使用摄像机拍摄得到连续的乒乓球运动轨迹视频；

[0029] 第三步：使用帧间差分法对视频图像进行处理，得到乒乓球运动轨迹离散化的向量坐标，所述向量坐标建立在乒乓球台面所在的平面内；

[0030] 第四步：将离散化的向量坐标在点源目标空间坐标系内进行变换，然后利用最小二乘曲线拟合获得目标相对于摄像头方位的标准方位变换曲线；

[0031] 第五步：使用插值曲率逼近算法获得标准方位变换曲线相对于乒乓球台面的临界点坐标；

[0032] 第六步：利用点源目标空间坐标系对临界点坐标进行逆向变换得到乒乓球的落点向量坐标；

[0033] 第七步：将乒乓球的落点向量坐标在乒乓球台面进行匹配，识别乒乓球落点位置所处网格；

[0034] 第八步：利用网格虚拟分配的分值，计算落点分值。

[0035] 实施例

[0036] 乒乓球训练机智能评价系统，包括乒乓球落点图像采集，图像处理，智能评价三部分，它的结构如下：乒乓球台面铺设网格桌布，摄像机对网格桌布进行拍摄，上位机计算机通过视频采集卡与摄像机相连，上位机计算机内部视频处理软件对视频图像进行处理，对乒乓球落点位置进行识别，上位机计算机通过RS-232串口与下位机单片机最小系统相连，单片机最小系统与LED显示屏相连。所述摄像机采用高速高分辨率摄像机。

[0037] 乒乓球台面铺设网格桌布，不同区域的网格虚拟分配不同的分值，训练过程中，摄像机对网格桌布进行拍摄，拍摄的视频图像传送至上位机计算机，上位机计算机内部安装的视频处理软件基于视频图像中乒乓球的运动轨迹，通过目标特性提取与匹配，识别出乒乓球落点位置，根据网格桌布的分值虚拟分配，计算出落点分值，最终给出击球效果评估。上位机计算机发送分值数据给单片机最小系统，传输的分值数据在与单片机最小系统相连的LED显示屏上显示。

[0038] 本发明将离散化的向量坐标在点源目标空间坐标系内进行变换，利用最小二乘曲线拟合获得目标相对于摄像头方位的标准方位变换曲线。与其他方法相比，提高了落点识别的准确率和速度。