基于双目视觉的足球拦截装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种基于双目视觉的足球拦截装置及方法，属于模式识别技术领域。该基于双目视觉的足球拦截装置包括：图像采集模块，用于采集球门前两个不同角度的图像；图像处理模块，用于对所述图像采集模块采集的图像进行处理及分析，得到所述图像中足球的三维空间位置；轨迹分析模块，用于将所述图像处理模块得到的足球的三维空间位置进行收集和分析，预测所述足球运动到球门处的三维空间位置；足球拦截模块，用于根据所述轨迹分析模块预测得到的所述足球运动到球门处的三维空间位置，对所述足球进行拦截。本发明专利技术可以实现对快速运动且轨迹复杂的足球的精准拦截。

【技术实现步骤摘要】
基于双目视觉的足球拦截装置及方法
本专利技术涉及模式识别领域，尤其涉及一种基于双目视觉的足球拦截装置及方法。
技术介绍
随着人工智能的崛起和智能化技术的高速发展，现如今智能机器人在越来越多的任务上逼近或超越人的能力，利用计算机视觉和人工智能的知识设计一套智能足球拦截装置，使其相对人类守门员有更出色的表现，是一个值得研究的问题。然而，要完成这个任务将面临以下两个困难。一方面，由于足球球速较高，所以一个智能化足球拦截装置需要高速的摄像装置配合高效的图像处理算法，另一方面，由于足球运动轨迹复杂，所以需要鲁棒性强的轨迹预测方法以使得在尽可能多的情况下都能对足球的进行精准的拦截。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本公开提供了一种基于双目视觉的足球定位方法和装置及拦截方法和装置，以至少部分解决以上所提出的技术问题。(二)技术方案根据本公开的一个方面，提供了一种基于双目视觉的足球拦截装置，包括：图像采集模块，用于采集球门前两个不同角度的图像；图像处理模块，用于对所述图像采集模块采集的图像进行处理及分析，得到所述图像中足球的三维空间位置；轨迹分析模块，用于对所述图像处理模块得到的足球的三维空间位置进行收集和分析，预测所述足球运动到球门处的三维空间位置；足球拦截模块，用于根据所述轨迹分析模块预测得到的所述足球运动到球门处的三维空间位置，对所述足球进行拦截。在一些实施例中，所述图像处理模块包括：图像预处理单元，用于对所述图像采集模块采集的图像进行预处理，得到处理后的图像；第一位置获取单元，用于检测所述图像预处理单元得到的处理后的图像中是否有足球；若有，则计算并跟踪得到所述足球的二维坐标值，得到所述足球二维空间的位置；第二位置获取单元，用于根据所述第一位置获取单元得到的足球的二维坐标值和三角滤波原理，计算足球在三维空间下的坐标值，得到所述足球的三维空间位置。在一些实施例中，所述图像预处理单元对所述图像采集模块采集的图像进行预处理，包括：采用高斯平滑滤波对所述图像采集模块得到的图像进行加权卷积滤波处理；对所述高斯平滑滤波处理后的图像进行基于运动方程的运动模糊处理，得到所述处理后的图像。在一些实施例中，所述第一位置获取单元检测所述图像预处理单元得到的处理后的图像中是否有足球，包括：通过设定颜色阈值对所述图像预处理单元得到的处理后的图像进行二值过滤，得到二值化图像；对所述二值化图像进行分割，得到多个候选联通区域；依次计算所述多个候选联通区域的圆滑度和尺寸，选择满足预设的足球的圆滑度和尺寸的候选联通区域，则得到所述图像中足球的候选联通区域；若所述图像中足球的候选联通区域为空或没有满足指定圆滑度范围以及尺寸的候选连通区域，则判定所述二值化图像中没有足球；计算所述图像中足球的候选联通区域的质心位置，即得到所述图像中足球的二维坐标值；采用DCF目标跟踪算法，对所述图像中足球的二维坐标值进行修正，得到所述图像中足球的二维空间位置。在一些实施例中，所述轨迹分析模块包括：轨迹收集单元，用于收集所述图像处理模块得到的所述足球的三维空间位置，得到所述足球的运动轨迹；轨迹分析单元，用于采用分段性方法对所述轨迹收集单元得到的足球的运动轨迹进行分析，预测所述足球运动到球门前的三维空间位置。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种基于双目视觉的足球拦截方法，所述方法包括：采集球门前两个不同角度的图像；对所述采集的图像进行处理及分析，得到所述图像中足球的三维空间位置；对所述足球的三维空间位置进行收集和分析，预测所述足球运动到球门处的三维空间位置；根据所述预测得到的足球运动到球门处的三维空间位置，对所述足球进行拦截。在一些实施例中，对所述采集的图像进行处理及分析，得到所述图像中足球的三维空间位置的步骤，包括：对采集的图像进行预处理，得到处理后的图像；检测所述处理后的图像中是否有足球；若有，则计算并跟踪得到所述足球的二维坐标值，得到所述足球二维空间的位置；根据所述足球的二维坐标值和三角滤波原理，计算足球在三维空间下的坐标值，得到所述足球的三维空间位置。在一些实施例中，对采集的图像进行预处理，得到处理后的图像的步骤，包括：采用高斯平滑滤波对所述采集的图像进行加权卷积滤波处理；对所述高斯平滑滤波处理后的图像进行基于运动方程的运动模糊处理。在一些实施例中，检测并跟踪所述处理后的图像中是否有足球的步骤，包括：通过设定颜色阈值对所述处理后的图像进行二值过滤，得到二值化图像；对所述二值化图像进行分割，得到多个候选联通区域；依次计算所述多个候选联通区域的圆滑度和尺寸，选择满足预设的足球的圆滑度和尺寸的候选联通区域，则得到所述图像中足球的候选联通区域；若所述图像中足球的候选联通区域为空或没有满足指定圆滑度范围以及尺寸的候选连通区域，则判定所述二值化图像中没有足球；计算所述图像中足球的候选联通区域的质心位置，即得到所述图像中足球的二维坐标值；采用DCF目标跟踪算法，对所述图像中足球的二维坐标值进行修正，得到所述足球二维空间位置。在一些实施例中，对所述足球的三维空间位置进行收集和分析，预测所述足球运动到球门处的三维空间位置的步骤，包括：收集所述足球的三维空间位置，得到所述足球的运动轨迹；采用分段性方法对所述足球的运动轨迹进行分析，预测所述足球运动到球门前的三维空间位置。(三)有益效果从上述技术方案可以看出，本专利技术提供的基于双目视觉的足球拦截装置和方法，具有以下有益效果：1、本专利技术提供的基于双目视觉的足球拦截装置和方法，通过对图像进行预处理，得到高清晰度的图像；利用检测和追踪算法对图像中的足球进行二维空间定位；根据二维空间的位置计算得到足球三维空间的位置，进而预测出高速运动且轨迹复杂的足球运动到球门处的三维空间的位置，可以实现对高速运行且轨迹复杂的足球的精准拦截。2、本专利技术提供的基于双目视觉的足球拦截装置和方法，通过在球门上方架设两个不同角度的高速摄像头(100帧/秒)采集球门前一定距离内的图像；针对足球设计高效且精准算法对采集到的图像进行足球检测和跟踪；对获得的历史足球轨迹进行分析，预测出其运动到球门位置时的空间坐标；使能控制系统，在上述预测位置处对足球进行拦截。该系统拥有全程自动化的特点，自动检测监视区域内是否存在足球以及是否有向球门处运动的足球，如果有则自动拦截，进而能够实现对高速运动(约100km/h)且轨迹复杂的(勺子球，电梯球，折射球，反弹球等)足球进行精准拦截。附图说明图1为本专利技术实施例提供的基于双目视觉的足球拦截装置的结构示意图；图2为图1中图像处理模块的结构示意图；图3为图1中轨迹分析模块的结构示意图；图4为本专利技术实施例提供的基于双目视觉的足球拦截装置的系统构成示意图；图5为本专利技术实施例提供的基于双目视觉的足球拦截方法的流程图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于双目视觉的足球拦截装置，其特征在于，包括：图像采集模块，用于采集球门前两个不同角度的图像；图像处理模块，用于对所述图像采集模块采集的图像进行处理及分析，得到所述图像中足球的三维空间位置；轨迹分析模块，用于对所述图像处理模块得到的足球的三维空间位置进行收集和分析，预测所述足球运动到球门处的三维空间位置；足球拦截模块，用于根据所述轨迹分析模块预测得到的所述足球运动到球门处的三维空间位置，对所述足球进行拦截。

【技术特征摘要】
1.一种基于双目视觉的足球拦截装置，其特征在于，包括：图像采集模块，用于采集球门前两个不同角度的图像；图像处理模块，用于对所述图像采集模块采集的图像进行处理及分析，得到所述图像中足球的三维空间位置；轨迹分析模块，用于对所述图像处理模块得到的足球的三维空间位置进行收集和分析，预测所述足球运动到球门处的三维空间位置；足球拦截模块，用于根据所述轨迹分析模块预测得到的所述足球运动到球门处的三维空间位置，对所述足球进行拦截。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述图像处理模块包括：图像预处理单元，用于对所述图像采集模块采集的图像进行预处理，得到处理后的图像；第一位置获取单元，用于检测所述图像预处理单元得到的处理后的图像中是否有足球；若有，则计算并跟踪得到所述足球的二维坐标值，得到所述足球二维空间的位置；第二位置获取单元，用于根据所述第一位置获取单元得到的足球的二维坐标值和三角滤波原理，计算足球在三维空间下的坐标值，得到所述足球的三维空间位置。3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述图像预处理单元对所述图像采集模块采集的图像进行预处理，包括：采用高斯平滑滤波对所述图像采集模块得到的图像进行加权卷积滤波处理；对所述高斯平滑滤波处理后的图像进行基于运动方程的运动模糊处理，得到所述处理后的图像。4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第一位置获取单元检测所述图像预处理单元得到的处理后的图像中是否有足球，包括：通过设定颜色阈值对所述图像预处理单元得到的处理后的图像进行二值过滤，得到二值化图像；对所述二值化图像进行分割，得到多个候选联通区域；依次计算所述多个候选联通区域的圆滑度和尺寸，选择满足预设的足球的圆滑度和尺寸的候选联通区域，则得到所述图像中足球的候选联通区域；若所述图像中足球的候选联通区域为空或没有满足指定圆滑度范围以及尺寸的候选连通区域，则判定所述二值化图像中没有足球；计算所述图像中足球的候选联通区域的质心位置，即得到所述图像中足球的二维坐标值；采用DCF目标跟踪算法，对所述图像中足球的二维坐标值进行修正，得到所述图像中足球的二维空间位置。5.根据权利要求1所述的装置，所述轨迹分析模块包括：轨迹收集单元，用于收集所述图像处理模块得到的所述足球的三维空间位置，得到所述足...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵朝阳，
申请(专利权)人：中科视语北京科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11