一种基于映射解析的乒乓球定位方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于映射解析的乒乓球定位方法及系统。其系统包括获取映射图像数据及判断乒乓球是否在映射区域模块、计算乒乓球在各映射图像的位置及转换坐标系模块、计算乒乓球的空间位置模块。用灰度相机以纯色幕布为背景拍照获取某物体在幕布上的图像，确定该物体在幕布上的映射位置，根据多组相机的位置及其对应的映射位置实现物体定位，部署在乒乓球桌上方和侧方的灰度相机获取乒乓球在不同映射平面的映射图像，然后将图像数据发送至服务器，服务器存储数据，计算乒乓球的实时位置。本发明专利技术解决了基于物联网的乒乓球运动系统不能简单有效地计算处于运动状态的乒乓球的实时位置的问题。

A table tennis positioning method and system based on mapping analysis

The invention discloses a table tennis positioning method and system based on mapping analysis. The system includes obtaining mapping image data and judging whether table tennis is in the mapping area module, calculating the position of table tennis in each mapping image and converting the coordinate system module, and calculating the space position module of table tennis. The image of a certain object on the curtain is taken with a gray camera with the background of a pure color. The mapping position of the object on the curtain is determined. The location of the object is realized according to the location of the multi group camera and its corresponding mapping position. The gray camera is deployed at the table top and side table to obtain the projection of the table tennis on the different mapping planes. Shoot the image, then send the image data to the server. The server stores data and calculates the real-time position of the table tennis. The invention solves the problem that the table tennis sports system based on the Internet of things can not calculate the real-time position of the table tennis ball in motion state simply and effectively.

【技术实现步骤摘要】
一种基于映射解析的乒乓球定位方法及系统
本专利技术属于智能乒乓球运动
，特别是涉及一种基于映射解析的乒乓球定位方法及系统。
技术介绍
目前对乒乓球运动定位的方案主要有两类，一种是计算机视觉分析方法，一种是信号触发判断方法。计算机视觉分析方法主要通过多台高速高清摄像机实时采集乒乓球运动时的录像，对录像中的每个图像进行目标识别和空间定位后形成数据，再通过滤波和跟踪计算乒乓球的位置，该方法的缺点是计算复杂度高。信号触发判断方法是通过安装在乒乓球台和球网的压电传感器获取因受到乒乓球撞击而产生的震动信号，比较多个震动信号的强度和产生时间，从而计算出乒乓球的撞击位置和大致的运动轨迹，该方案的缺点是不能定位乒乓球在空中的位置。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是基于物联网的乒乓球运动系统不能简单有效地计算处于运动状态的乒乓球的实时位置的问题，提出一种基于映射解析的乒乓球定位方法及系统。映射解析定位是指用灰度相机以纯色幕布为背景拍照获取某物体在幕布上的图像，确定该物体在幕布上的映射位置，根据多组相机的位置及其对应的映射位置实现物体定位。本专利技术基于映射解析定位的乒乓球运动系统，如图1所示，部署在乒乓球桌上方和侧方的灰度相机拍摄乒乓球的映射图像，，然后将图像数据发送至服务器，服务器存储数据，然后计算乒乓球的实时位置。本专利技术的前置基础是已建立三维空间坐标系，三维空间坐标系原点为乒乓球桌正中心，x轴和y轴组成水平面，z轴垂直于桌面向上。正上方灰度相机和侧方灰度相机分别记为相机1和相机2，记录相机1和相机2的x-y-z三维空间坐标值为(X1,Y1,Z1)和(X2,Y2,Z2)。设置采样时间间隔T，采样时间间隔T小于乒乓球撞击球桌的平均时间间隔(根据历史数据统计获得)。本专利技术的基于映射解析的乒乓球定位系统，包括获取映射图像数据及判断乒乓球是否在映射区域内模块、计算乒乓球在映射图像的位置及转换坐标系模块、计算乒乓球的空间位置模块。获取映射图像数据及判断乒乓球是否在映射区域内模块：灰度相机按照事先设置的采样时间间隔T拍摄灰度图像，然后将图像发送至服务器；服务器获取图像数据，根据基于灰度匹配的图像匹配算法判断灰度图像中是否存在乒乓球的灰度图形，若存在则判定乒乓球在映射区域内，进入计算乒乓球在映射图像的位置及转换坐标系模块；否则判定乒乓球不在映射区域内，返回获取映射图像数据及判断乒乓球是否在映射区域内模块。计算乒乓球在映射图像的位置及转换坐标系模块：球桌正上方和侧方的灰度相机记为相机1和相机2，两个相机获得的灰度图像分别记为图像1和图像2；以图像1所在平面为基准建立平面坐标系，记为m-n坐标系，根据灰度图像匹配算法中的互相关度量标准计算图像1中乒乓球中心点的坐标值为(m,n)；以图像2所在平面为基准建立平面坐标系，记为j-k坐标系，根据灰度图像匹配算法中的互相关度量标准计算图像2中乒乓球中心点的坐标值为(j,k)；根据图像1和图像2所在平面在x-y-z三维空间系中的位置，将图像1和图像2中乒乓球中心点的坐标值(m,n)和(j,k)转化为x-y-z三维空间坐标值(x1,y1,z1)和(x2,y2,z2)。计算乒乓球的空间位置模块：相机1和相机2的x-y-z三维空间坐标值为固定值，记为(X1,Y1,Z1)和(X2,Y2,Z2)，记相机1与图像1中乒乓球中心点的连线为线段1，记相机2与图像2中乒乓球中心点的连线为线段2；根据定位精确度设置线段1的拟合数M和线段2的拟合数N，M和N均为正整数；在线段1上均匀选取M个拟合点，然后计算M个拟合点的三维空间坐标值，具体地，根据(X1,Y1,Z1)和(x1,y1,z1)计算三轴坐标差为Δx1＝x1-X1，Δy1＝y1-Y1，Δz1＝z1-Z1，将三轴坐标差M等分并在(X1,Y1,Z1)的基础上进行依次叠加，获得M个拟合点的三维空间坐标值；在线段2上均匀选取N个拟合点，然后计算N个拟合点的三维空间坐标值；计算线段1上M个拟合点与线段2上N个拟合点之间的最小距离，记为L，则以最小距离L对应的两个拟合点坐标值的平均值为乒乓球的三维空间坐标值；返回获取映射图像数据及判断乒乓球是否在映射区域内模块基于映射解析的乒乓球定位系统的系统框图如图2所示。本专利技术的基于映射解析的乒乓球定位方法按以下步骤：步骤1、设置采样间隔及记录相机位置。设置采样时间间隔T，采样时间间隔T小于乒乓球撞击球桌的平均时间间隔(根据历史数据统计获得)；球桌正上方和侧方的灰度相机记为相机1和相机2，记录相机1和相机2在x-y-z三维空间系中的位置坐标值为(X1,Y1,Z1)和(X2,Y2,Z2)。步骤2、获取映射图像数据及判断乒乓球是否在映射区域内。灰度相机按照事先设置的采样时间间隔T拍摄灰度图像，然后将图像发送至服务器；服务器获取图像数据，根据基于灰度匹配的图像匹配算法判断灰度图像中是否存在乒乓球的灰度图形，若存在则判定乒乓球在映射区域内，进入步骤3；否则判定乒乓球不在映射区域内，返回步骤2。步骤3、计算乒乓球在映射图像的位置及转换坐标系。相机1和相机2获得的灰度图像分别记为图像1和图像2；以图像1所在平面为基准建立平面坐标系，记为m-n坐标系，根据灰度图像匹配算法中的互相关度量标准计算图像1中乒乓球中心点的坐标值为(m,n)；以图像2所在平面为基准建立平面坐标系，记为j-k坐标系，根据灰度图像匹配算法中的互相关度量标准计算图像2中乒乓球中心点的坐标值为(j,k)；根据图像1和图像2所在平面在x-y-z三维空间系中的位置，将图像1和图像2中乒乓球中心点的坐标值(m,n)和(j,k)转化为x-y-z三维空间坐标值(x1,y1,z1)和(x2,y2,z2)。步骤4、计算乒乓球的空间位置。记相机1与图像1中乒乓球中心点的连线为线段1，记相机2与图像2中乒乓球中心点的连线为线段2；根据定位精确度设置线段1的拟合数M和线段2的拟合数N，M和N均为正整数；在线段1上均匀选取M个拟合点，然后计算M个拟合点的三维空间坐标值，具体地，根据(X1,Y1,Z1)和(x1,y1,z1)计算三轴坐标差为Δx1＝x1-X1，Δy1＝y1-Y1，Δz1＝z1-Z1，将三轴坐标差M等分并在(X1,Y1,Z1)的基础上进行依次叠加，获得M个拟合点的三维空间坐标值；在线段2上均匀选取N个拟合点，然后计算N个拟合点的三维空间坐标值；计算线段1上M个拟合点与线段2上N个拟合点之间的最小距离L，则以最小距离L对应的两个拟合点坐标值的平均值为乒乓球的三维空间坐标值；返回步骤2。基于映射解析的乒乓球定位方法流程图，如图3所示。本专利技术的方法及系统具有的优点是：(1)应用映射解析定位技术，可以简便地进行乒乓球运动实时定位。(2)采用线段拟合算法进行映射解析定位，降低计算乒乓球位置的复杂度。附图说明图1是本专利技术的基于映射解析乒乓球定位的乒乓球运动系统的结构示意图；图2是本专利技术的基于映射解析的乒乓球定位系统框图；图3是本专利技术的基于映射解析的乒乓球定位方法流程图；图4是本专利技术实施例的乒乓球系统乒乓球空间位置示意图；具体实施方式下面对本专利技术优选实施例作详细说明。映射解析定位是指用灰度相机以纯色幕布为背景拍照获取某物体在幕布上的图像，确定该物体在幕布上的映射位置，根据多组相机的位置及其对本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于映射解析的乒乓球定位系统，其特征在于包括获取映射图像数据及判断乒乓球是否在映射区域内模块、计算乒乓球在映射图像的位置及转换坐标系模块、计算乒乓球的空间位置模块。

【技术特征摘要】
1.一种基于映射解析的乒乓球定位系统，其特征在于包括获取映射图像数据及判断乒乓球是否在映射区域内模块、计算乒乓球在映射图像的位置及转换坐标系模块、计算乒乓球的空间位置模块。2.根据权利要求1所述的基于映射解析的乒乓球定位系统，其获取映射图像数据及判断乒乓球是否在映射区域内模块的特征在于：灰度相机按照事先设置的采样时间间隔T拍摄灰度图像，然后将图像发送至服务器；服务器获取图像数据，判断灰度图像中是否存在乒乓球的灰度图形，若存在则判定乒乓球在映射区域内，进入计算乒乓球在映射图像的位置及转换坐标系模块；否则判定乒乓球不在映射区域内，返回获取映射图像数据及判断乒乓球是否在映射区域内模块。3.根据权利要求1所述的基于映射解析的乒乓球定位系统，其计算乒乓球在映射图像的位置及转换坐标系模块的特征在于：球桌正上方和侧方的灰度相机记为相机1和相机2，两个相机获得的灰度图像分别记为图像1和图像2；以图像1所在平面为基准建立平面坐标系，记为m-n坐标系，计算图像1中乒乓球中心点的坐标值为(m,n)；以图像2所在平面为基准建立平面坐标系，记为j-k坐标系，计算图像2中乒乓球中心点的坐标值为(j,k)；根据图像1和图像2所在平面在x-y-z三维空间系中的位置，将图像1和图像2中乒乓球中心点的坐标值(m,n)和(j,k)转化为x-y-z三维空间坐标值(x1,y1,z1)和(x2,y2,z2)。4.根据权利要求1所述的基于映射解析的乒乓球定位系统，其计算乒乓球的空间位置模块的特征在于：相机1和相机2的x-y-z三维空间坐标值为固定值，记为(X1,Y1,Z1)和(X2,Y2,Z2)，记相机1与图像1中乒乓球中心点的连线为线段1，记相机2与图像2中乒乓球中心点的连线为线段2；根据定位精确度设置线段1的拟合数M和线段2的拟合数N，M和N均为正整数；在线段1上均匀选取M个拟合点，然后计算M个拟合点的三维空间坐标值；在线段2上均匀选取N个拟合点，然后计算N个拟合点的三维空间坐标值；计算线段1上M个拟合点与线段2上N个拟合点之间的最小距离，则以最小距离对应的两个拟合点坐标值的平均值为乒乓球的三维空间坐标值；返回获取映射图像数据及判断乒乓球是否在映射区域内模块。5.根据权利要求2所述的基于...

【专利技术属性】
技术研发人员：严军荣，卢玉龙，陈彦琦，
申请(专利权)人：杭州乾博科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33