高尔夫击打触发器及其感测方法技术

本发明专利技术提供一种用于高尔夫模拟装置的高尔夫击打触发器及其感测方法，其包括：对使用者使用高尔夫球杆状态进行拍摄的一摄像头、以及与该摄像头连接且用于处理摄像头所获取的图像的图像处理装置；其中，所示图像处理装置包括：处理由所述摄像头获取图像并标记该图像的预处理模块、检测高尔夫球的运动状态和触发状态的准备击打状态模块、以及记录击打高尔夫球的有效帧图像的后处理模块。本发明专利技术不借助其他传感器的辅助，只使用普通民用摄像头，为一种具备普遍适用性的高尔夫击打触发器，单目实现高尔夫击打触发器的设计；本高尔夫击打触发器利用图像处理算法，提高触发响应速度，同时提高图像处理技术对多种环境因素的抗性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种高尔夫模拟器的
，尤其涉及一种高尔夫击打触发器及其感测方法。
技术介绍
视觉击打触发器可以连续感测场景以及环境图像，每一幅图像都蕴含着大量的信息，其中既包含有效信息，也包含大量的无用信息。而那些感兴趣的有效信息，可以通过单幅或者多幅图像的分析、提取、比对等方式获得。目前已知的运动物体击打触发器，特别是高尔夫的视觉击打触发器，需要借助多个摄像头或者结合其他传感器进行感测，其对环境有较高要求(如特定的光照条件、球不可遮挡、场景内不可有多个目标球等)。在高尔夫击打触发设计上，通常采用红外传感器或声纳传感器完成，当球越过红外线，或击打产生的声音被这类传感器接受到，经过一定的处理判断，实现触发。此外，对于用于视觉感测的摄像头普遍有较高的要求，一般地，需要配备全局快门，具备高速运动物体拍摄能力，超过400fps的帧率，特殊的焦距，高解析度和高分辨率等。高尔夫模拟器是利用计算机图形图像处理技术将国际标准高尔夫球场资料装入系统静态存储器中。当系统运行时，计算机便自动将该球场资料输入系统内部动态存储器，并通过超大屏幕投影机将球场景观逼真地投射到打球者前面的耐撞击屏幕上，高尔夫模拟器使打球者有一种身临球场的感受，高尔夫模拟器是仿真室外高尔夫而做的一项室内高尔夫运动。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种仅使用普通民用摄像头的普遍适用性的高尔夫击打触发器及其感测方法。本专利技术的另一目的在于提供一种利用图像处理算法、提高触发相应速度的高尔夫击打触发器及其感测方法。本专利技术提供一种高尔夫击打触发器，用于高尔夫模拟装置，其包括：对使用者使用高尔夫球杆状态进行拍摄的一摄像头、以及与该摄像头连接且用于处理摄像头所获取的图像的图像处理装置；其中，所示图像处理装置包括：处理由所述摄像头获取图像并标记该图像的预处理模块、检测高尔夫球的运动状态和触发状态的准备击打状态模块、以及记录击打高尔夫球的有效帧图像的后处理模块。本专利技术又提供一种高尔夫击打触发器的感测方法，包括如下步骤：步骤S1：获取使用者准备使用高尔夫球杆击打高尔夫球状态的图像、并处理和标记该图像；步骤S2：识别图像中的高尔夫球、检测高尔夫球的运动状态和触发状态。步骤S3：读取图像队列里击打高尔夫球的有效帧图像和建立相应的时间轴，并按时间轴顺序保存有效帧图像。本专利技术不借助其他传感器的辅助，只使用普通民用摄像头，为一种具备普遍适用性的高尔夫击打触发器，单目实现高尔夫击打触发器的设计；本高尔夫击打触发器利用图像处理算法，提高触发响应速度，同时提高图像处理技术对多种环境因素的抗性。附图说明图1所示为本专利技术实施例的高尔夫模拟装置的结构示意图；图2所示为图1所示高尔夫模拟装置的击打触发器的组成示意图；图3所示为图2所示击打触发器的触发方法的过程示意图；图4为图3所示触发方法的步骤S1的过程示意图；图5为图3所示触发方法的步骤S2的过程示意图；图6为图3所示触发方法的步骤S3的过程示意图。具体实施方式为了对本专利技术的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本专利技术的具体实施方式。在以下详细的描述中，列出了许多具体的细节，以提供对权利要求所保护的主题的透彻理解。但是，本
的人员将会理解，权利要求所要求保护的主题可以被实施，而不需要这些具体的细节。另外，显而易见地，下面描述仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些实施例获得其他的实施例。另外，被普通技术人员熟知的方法、设备或系统没有被详细描述，以避免使得权利要求所保护的主体变得不明显。本专利技术揭示一种用于高尔夫击打触发器，请参阅图1所示为高尔夫模拟装置的结构示意图，其中高尔夫模拟装置100应用在屏幕高尔夫系统上、用于感测使用者1使用高尔夫球杆2的模拟装置。该高尔夫模拟装置100包括用于感测使用者1使用高尔夫球杆2状态的击打触发器。在本实施中，击打触发器包括对使用者1使用高尔夫球杆2状态进行拍摄的一摄像头3、以及与该摄像头3连接且用于处理摄像头3所获取的图像的图像处理装置4。其中，摄像头3为普通的民用摄像头，其不具备图像优化与高解析高分辨要求、且无全局快门摄像能力；摄像头3的帧率满足一般的20-80fps，其曝光率可调；摄像头3拍摄出来的影像为单目视觉图像(单目视觉是指仅利用一台摄像机完成定位工作)；摄像头3拍摄的图像为低曝光度(低曝光度是指通过调整镜头快门速度，以及镜头光圈大小，降低镜头进光量，得到的较为昏暗的图像)。本击打触发器经过光照与阴影的抗性设计，当遮挡或高尔夫球遮挡时，摄像头3无法获取图像，本击打触发器具备多干扰抗性能。本击打触发器经过光照与阴影的抗性设计、基于梯度特征训练的识别方法、以及过程中特征集的更新与学习，同时还包括图像的软件预处理(如:软件补光、滤波、形态学处理、去噪)。高尔夫球遮挡、非击打移动抗性，以及高尔夫球击打准备的快速恢复，采用图5所示方法快读提取的高尔夫球物理信息进行处理。本专利技术通过摄像头3实现高尔夫击打触发的目的；本专利技术利用图像处理装置的图像处理算法，提高触发响应速度，同时提高击打触发器对多种环境因素的抗性。请参阅图2所示，在本实施例中，图像处理装置4读取由摄像头3所获取的图像进行预处理、变成可以被进一步有效信息提取的可用图像。该图像处理装置4包括：处理由摄像头3获取图像并标记该图像的预处理模块41、检测高尔夫球的运动状态和触发状态的准备击打状态模块42、以及记录击打高尔夫球的有效帧图像的后处理模块43。预处理模块41提取高尔夫球的物理信息包括：高尔夫球的大小、纹理、轮廓、位置等，利用提取到的高尔夫球物理信息进行实时判断使用者1目前在推杆过程中的状态。该预处理模块41包括：对摄影头3获取图像进行处理的图像补光单元411、对由该图像补光单元处理的图像进行滤波处理的图像滤波单元412、以及对由该图形滤波单元412进行处理和标记的形态学处理及聚类单元413。图像补光单元411：根据局部光照条件，进行图像亮度的补偿。图像滤波单元412：主要分为环境噪点的滤波、以及亮度噪点的滤波，去除图像的杂质同时对反光的高亮区域进行处理。形态学处理及聚类单元413：用于将图像中各个物体分割开，并聚类用不同的符号标记。准备击打状态模块42包括：检测图像是否有高尔夫球的背景分离单元421、对高尔夫球的物理状态分析的识别器422、以及检测高尔夫球的运动状态和触发状态的检测单元423。背景分离单元421：使用背景差、分离前景物体，根据形态学处理及聚类单元413的结果记录，具体利用混合背景模型的构建，有效的检测出所有前景，即检测图像中的高尔夫球。通过背景分离单元421，剔除了击打触发器无效信息并缩小可能有效信息区域，大大提高了运算的效率。识别器421：训练利用纹理梯度、轮廓、像素密度，识别各个前景物体，寻找高尔夫球，再利用形状特性，定位球的位置。检测单元423：根据球所在的不同位置，判断球所处的运动状态，并利用检测到的高尔夫球的不同运动状态判断击打触发与否。击打触发后进入后处理模块43，该后处理模块43包括：提取高尔夫球击打状态的有效帧图像的帧选取单元431、以及制定每个帧图像时间轴的时间轴设定单元432。其中，单帧图像就是指一幅静止的画面。帧——就是本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高尔夫击打触发器，用于高尔夫模拟装置，其特征在于：其包括：对使用者使用高尔夫球杆状态进行拍摄的一摄像头、以及与该摄像头连接且用于处理摄像头所获取图像的图像处理装置；其中，所述图像处理装置包括：处理由所述摄像头获取图像并标记该图像的预处理模块、检测高尔夫球的运动状态和触发状态的准备击打状态模块、以及记录击打高尔夫球的有效帧图像的后处理模块。

【技术特征摘要】
1.一种高尔夫击打触发器，用于高尔夫模拟装置，其特征在于：其包括：对使用者使用高尔夫球杆状态进行拍摄的一摄像头、以及与该摄像头连接且用于处理摄像头所获取图像的图像处理装置；其中，所述图像处理装置包括：处理由所述摄像头获取图像并标记该图像的预处理模块、检测高尔夫球的运动状态和触发状态的准备击打状态模块、以及记录击打高尔夫球的有效帧图像的后处理模块。2.根据权利要求1所述的高尔夫击打触发器，其特征在于：所述摄像头的帧率为20-80fps。3.根据权利要求1或2所述的高尔夫击打触发器，其特征在于：所述预处理模块包括：对所述摄影头获取图像进行处理的图像补光单元、对由所述图像补光单元处理的图像进行滤波处理的图像滤波单元、以及对由所述图形滤波单元进行处理和标记的形态学处理及聚类单元。4.根据权利要求1或2所述的高尔夫击打触发器，其特征在于：所述准备击打状态模块包括：检测图像是否有高尔夫球的背景分离单元、对高尔夫球的物理状态分析的识别器、以及检测高尔夫球的运动状态和触发状态的检测单元。5.根据权利要求1或2所述的高尔夫击打触发器，其特征在于：所述后处理模块包括：提取高尔夫球击打状态的有效帧图像的帧选取单元、以及制定每个帧图像时间轴的时间轴设定单元。6.根据权利要求1-5任一所述高尔夫击打触发器的感测方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤S1：获取使用者准备使用高尔夫球杆击打高尔夫球状态的图像、并处理和标记该图像；步骤S2：识别图像中的高尔夫球、检测高尔夫球的运动状态和触发状态。步骤S3：读取图像队列里击打高尔夫球的有效帧图像和建立相应的时间轴，并按时间轴顺序保存有效帧图像。7.根据权利要求6所述的高尔夫击打触发器的感测方法，其特征在于：所述步骤S1包括以下步骤：步骤A1：读入由摄像头获取使用者准备使用高尔夫球杆击打高尔夫球状态的图像；步骤A2：步骤A1读入的图像由红绿蓝三通道的数据形成转换为灰度图像表示；步骤A3：统计灰度图像的直方图，根据直方图特征将图像像素进行压缩；步骤A4：根据像素概率局部峰值的分布，判断图像可用性，对可用...

【专利技术属性】
技术研发人员：王继军，黄子殷，
申请(专利权)人：深圳市衡泰信科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44