体育竞技或训练时器材目标的动态运动参数的确定制造技术

一种使用目标运动轨道在红外光谱区的记录，确定体育竞技或训练时器材目标的动态运动参数的方法，特征在于，记录从目标与周围物体或周围环境得到的红外印迹轨道。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及体育竞技及训练两者中需要的监控技术。更具体说，本专利技术涉及竞技及训练时，确定器材目标的动态运动参数。“器材目标”是指在空间中运动的目标，诸如球(网球、乒乓球、足球、排球、等等)及体育用具，诸如球拍、标枪、链球、铁饼；在冬季体育中-冰鞋、滑雪鞋、雪橇、等等，这些器材与周围物体、环境、或其他体育装备接触。此外，器材目标可以是运动员本身、或他的相对于周围媒体运动的服装(相对于水的游泳者的或跳水者的皮肤和潜水衣、相对于空气的赛跑者、相对于体育场地的跳跃者的鞋、等等)。
技术介绍
按照现有技术，用光学装置和工作在可见光区的摄像机，确定体育竞技或训练中目标的动态参数，不能充分解决也不能满足现有的需求。举例说，球飞行速度的估算仅给出许多必要参数中单个参数。慢的视频拍摄不能提供客观地确定界外球条件要求的精度。WO 87/01295，A63B71/06公开一种方法，它借助红外摄像机给出网球撞击场地时位置的像，该方法包括的步骤有，记录球接触时的位置及接触后两个球的位置，以便识别该印迹是否属于反弹的球，不与其他热印迹混淆。但是，该方法不能给出球运动所有分量的信息；而是仅以不充分的精度，确定球与场地表面接触的位置。2000年公布的EP 0812228，A63B71/06，公开一种确定体育中使用的目标(球、选手、轮胎、赛跑者、等等)与出发点(地面、卓面、运动场边界、等等)的接触面积的方法，该方法涉及使用附加的金属粉末，在地面作出标记，以便加强限制的边线与地面本身的区别，从而通过红外印迹改进体育目标的定位精度。该方法的缺点是，它只确定接触面积，所以它只能确定仅在接触时表征目标运动的参数。在这种情形下，不能估算诸如运动能量、目标的线速度和旋转速度等运动参数。此外，对裁判员来说，仅有从场地表面反弹的球得到的热打印输出是不够的，因为一次且相同的打击，可以有不同的印迹长度，这与红外摄像机的灵敏度有关。反之亦真，在相同的摄像机灵敏度上，不同的打击速度和不同的场地覆盖物，也能得到不同的印迹长度，这一点妨碍对是否发生界外球条件的裁判。还有，要实现该方法，必须使用专门的油漆，以加强红外区中场地边界的反差。所有这些情况对该方法的使用施加基本的限制。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的，是提供一种规定器材目标的动态运动参数的方法，该方法将能获得足够数量的定量的动态参数，改进体育比赛时裁判的客观性，并帮助工程人员、设计人员、和科研人员发展及改进体育设备，以及对训练过程提供帮助。该目的是利用一种方法达到的，该方法在体育竞技或训练中，用于确定器材目标的动态参数，该方法包括在红外光谱区中记录目标运动的轨道；记录从目标与周围物体或周围环境相互作用得到的红外印迹的轨道。“红外印迹”是指目标(球、场地、媒体)上，温度不同于环境温度或目标其他部分温度的部分表面或全部表面。如果红外印迹是从两个物体的非弹性碰撞得到的，它可以有正的值。在这种情形中，接触表面的温度比周围物体或目标的其他部分温度高。如果红外印迹遮挡其他更热物体，或位于比目标温度更高的环境中，它可以有负的值。“红外印迹轨道”是指红外印迹在空气媒体中和在另一个物体表面上产生的点的几何位置。同时，红外印迹相对于该媒体和在该表面上，可以有正的或负的值。当球从一个选手飞行到另一个选手时，可以有几条红外印迹轨道。取决于作业的设置，可以同时分析一条、两条、或更多条轨道。印迹例如可以从球与场地表面接触得到。印迹也可以从球遮挡周围物体(场地表面、观众、和其他热源)发射或反射的热辐射得到。为获得更为准确的器材目标的动态运动参数，本方法还包括在目标运动轨道不同部分上，记录红外辐射强度改变的动态范围；记录不同光谱区中红外印迹轨道；或者还记录从目标与会聚的或分布的外部红外光源相互作用得到的影子轨道。此外，在网球中，用红外印迹轨道的破裂，记录球与场地接触的面积和球与场地表面碰撞的时刻。还可以用轨道的形状，确定对评价打击质量有重要作用的参数，诸如球的线速度、旋转速度、和球起飞角与球上飞角相比的变化。WO 87/01295公开一种装置系统，用于客观地裁判网球竞赛，该系统包括一个或多个红外摄像机和一个与外围装置连接的计算机。但是，该系统不能以足够的精度，提供足够数量的球运动的动态参数。本专利技术的目的，是提供一种装置系统，它能以足够的精度，确定体育竞技或训练中器材目标要求的动态运动参数。该目的是利用一种装置系统达到的，该系统包括一个或多个红外摄像机及一个计算机，还包括一机械振动接收器。该系统还可以包括外部光源。为改进获得的动态参数的精度，该光源最好被频率或红外波长调制，且与该一个或多个红外摄像机同步。另外，红外摄像机可以有图像记录的控制时间。该一个或多个红外摄像机，可以包括能使运动与机械振动接收器同步的装备。该一个或多个红外摄像机，可以包括改变这些红外摄像机灵敏度光谱区的光学滤波器系统。具体实施例方式附图说明图1对例如网球画出装置系统的示意图(对其他比赛，摄像机、红外光源、和机械振动接收器的数量和相互间排列，可以不同。举例说，对乒乓球和台球，所有该三种装置，在单个台子的情形下，排列在台的下面)，该系统包括有旋转机构的红外摄像机1、2、3、4，这些旋转机构与机械振动接收器及光学滤波器系统同步；与红外摄像机同步的四个红外光源5；机械振动接收器6、7、8、9，同步地接收通过空气和场地覆盖物上的机械振动，这些接收器连接至机械振动分析器，后者则给出打开和关闭红外摄像机的信号；装有控制板和软件的中央计算机10，协调红外摄像机、机械振动接收器、和红外光源调制的操作；视频显示器11，以图像向观众表明红外印迹轨道的处理结果，和在比赛中球运动参数的数值；网球场地12；网13；第一个选手的发球点14；第二个选手的发球点15；点16是第一个选手发球后，球与场地的接触点；点17是第二个选手发球后，球与场地的接触点。按照本专利技术的装置系统，操作如下。当球从左方位置14发出时，球拍打击球的声音到达接收器6和8，后者打开摄像机2和4并关闭摄像机1和3。在信号从球拍到接收器的时间内，球将飞行最大约两米，这样的距离不影响印迹轨道结构的精度，从而不影响球运动参数的确定。当球碰触点16时，产生的机械振动，通过场地覆盖物(或空气)发送至接收器7和8，后者经过预定的时间后，例如1秒后，关闭摄像机2和4。当球被第二个选手接到，球拍打击球发出的声音，被接收器7和9检测，后者打开摄像机1和3，并假如摄像机2和4尚未被先前的信号关闭的话，关闭摄像机2和4。红外光源5的操作，或者与逐帧扫描同步，或者与机械振动接收器同步。当第二个选手发球时，这些装置按相同方式相互作用。采用机械振动接收器的方案，是为了降低数据处理容量，和加速在裁判员及观众的视频显示器上帧的输出，这些帧表明球与场地的接触及球飞行速度参数，包括球的旋转数。如有必要，使用红外光来加强场地标记的反差，和产生飞行的球的影子，供构成或精确测定红外印迹或球运动轨道之用。这样做，可以保证更精确地规定球与场地接触的位置。使用多个装置的必要性，是由于运动员或嘈杂的声信号能屏蔽球轨道而产生的。然而，前面说明的本专利技术的目的，能够用单个系统甚至用单个摄像机达到。下面给出的例子表明，如何用本文提出的装置系统，实现本专利技术的方法。例1确定网球的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：格奥尔基·尼古拉耶维奇·沃罗日佐夫，维克托·鲍里索维奇·勒舍诺夫，于里·米哈伊洛维奇·卢日科夫，叶夫根尼·帕夫洛维奇·希日尼亚克，
申请(专利权)人：格奥尔基·尼古拉耶维奇·沃罗日佐夫，维克托·鲍里索维奇·勒舍诺夫，于里·米哈伊洛维奇·卢日科夫，叶夫根尼·帕夫洛维奇·希日尼亚克，
类型：发明
国别省市：