一种羽毛球过网高度检测方法技术

本发明专利技术提供一种羽毛球过网高度检测方法，用于在球场网柱视角下基于不同远近距离的像素高度与实际高度进行映射配准。该方法以摄像头为坐标点建立三维像素坐标系，在该坐标系中标定距离摄像头远中近的三个位置，来获取像素位置与实际位置的映射关系，因此有效解决拍摄图像中检测羽毛球高度的近大远小问题，通过羽毛球在不同位置的最大高度时的像素面积S和像素高度Ymax获取S

【技术实现步骤摘要】
一种羽毛球过网高度检测方法


[0001]本专利技术属于计算机视觉目标检测领域，具体涉及一种羽毛球过网高度检测方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着计算机视觉技术的发展，目标检测在各行各业也渐渐得到普及和运用。在类羽毛球隔网对抗类运动方面，例如羽毛球，排球，网球，乒乓球等领域，训练和比赛的场地中间常会竖立一个或大或小垂直于地面的网面。在这些训练和比赛中，球的过网高度往往衡量着一个球质量的高低，也直接体现运动员的功底和水平，因此研究过网高度对指导运动员后续训练，追踪比赛过程中球的运动，都有非常重要的指导意义。
[0003]以羽毛球为例，由于球过网时一般速度较快，只能通过事后查看录像的方式来估算过网高度。具体的估算方法采用的一般是用人眼观察录像中的球，估计球的质量好坏。这种测量过网高度的方式在精准度上表现较差，且结果比较容易受观察者主观因素的影响。
[0004]近几年，随着计算机视觉算法日益发展，目标检测技术也正随着时间的推进而高歌猛进。目标检测算法可以检测羽毛球等球类物体，需要依靠大量的数据标注和训练，可以得到较高准确率的羽毛球物体框。摄像头安装在网柱平面侧面，见图2视角，使得羽毛球运动轨迹可以通过深度学习模型得到准确的检测。但同时这又带来一个问题，羽毛球的框检测好之后，返回目标框的像素坐标和框的大小之后，如何将数据转化为我们想要的运动员训练和比赛参考的过网高度数据也是一个亟待解决的问题。
[0005]在上述过网高度的研究中，由于硬件条件和算法普及度的限制，相关的研究较少。其中较为基础的一种方式是在现实坐标系中，建立实际高度与图像像素高度的一个映射。但是由于摄像头视角的关系，会造成远大近小的问题，即距离摄像头不同远近的球，对应的实际高度与图像像素位置的映射随着距离摄像头的远近而不同因此也产生了近大远小问题。

技术实现思路

[0006]为解决上述问题，提供一种解决近大远小技术问题的羽毛球过网高度检测方法，本专利技术采用了如下技术方案：
[0007]本专利技术提供了一种羽毛球过网高度检测方法，用于在球场网柱视角下基于不同远近距离的像素高度与实际高度进行映射配准，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1，基于侧面网柱位置的摄像头检测过网高度场景构建三维像素坐标系OXYZ；步骤S2，选取距离摄像头近、中、远的三个位置并分别在每个位置标定若干个不同高度，拍摄羽毛球分别在不同位置不同高度的图像；步骤S3，采用目标检测算法根据图像获取对应位置及高度的像素高度和像素面积；步骤S4，根据最大高度时不同位置的像素高度Ymax以及与像素高度Ymax对应的像素面积S获取S
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Ymax映射关系；步骤S5，获取羽毛球在Z轴法平面某一位置的像素面积S，采用S
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Ymax映射关系计算得到对应该位置的像素高度Y，建立Z轴法平面的像素高度Y和实际高度k的Y
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k映射关系；步骤S6，获取待测羽毛球在平面的像素高度Y，根据Y
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k映射关系
计算得到待测羽毛球的实际过网高度。
[0008]本专利技术提供的一种羽毛球过网高度检测方法，还可以具有这样的技术特征，其中，在三维像素坐标系OXYZ中，坐标点O为摄像头的安装位置即网柱位置，X轴正方向为从网柱位置开始沿球场较长边往外延伸的方向，Y轴正方向为垂直于地面竖直向上的方向，Z轴为从网柱位置开始沿球场中间网纵横方向。
[0009]本专利技术提供的一种羽毛球过网高度检测方法，还可以具有这样的技术特征，其中，步骤S2选取的近、中、远三个位置分别表示为XOY近轴、XOY中轴、XOY远轴。
[0010]本专利技术提供的一种羽毛球过网高度检测方法，还可以具有这样的技术特征，其中，在步骤S3中，目标检测算法通过对步骤S2拍摄得到的图像进行目标检测从而得到对应的羽毛球目标框，像素面积为羽毛球目标框的长宽乘积，像素高度基于羽毛球目标框的中心点坐标得到。
[0011]专利技术作用与效果
[0012]根据本专利技术的一种羽毛球过网高度检测方法，首先以摄像头为坐标点，基于球场及网柱建立三维像素坐标系，然后在该坐标系中选取距离摄像头远中近三个位置进行标定，根据羽毛球在不同位置的最大高度时的像素面积S和像素高度Ymax获取S
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Ymax映射关系，因为Ymax对应最大实际高度值，所以得到该平面对应的像素高度Y值与实际高度k的对应关系，从而基于目标检测算法检测到的羽毛球目标框的Y值得到该羽毛球的实际过网高度。由于本专利技术的羽毛球过网高度检测方法在建立的三维像素坐标系中通过标定距离摄像头远中近多个位置来获取像素位置与实际位置的映射关系，因此有效解决了拍摄图像中检测羽毛球高度的近大远小问题。
附图说明
[0013]图1是本专利技术实施例中羽毛球过网高度检测方法流程图；
[0014]图2是本专利技术实施例中羽毛球场地实际拍摄的网柱平面图；
[0015]图3是本专利技术实施例中建立的三维像素坐标系示意图；
[0016]图4是本专利技术实施例中选取的远中近三个位置的示意图；
[0017]图5是本专利技术实施例中球场侧正视图；
[0018]图6是本专利技术实施例中的过网高度检测算法的框图。
具体实施方式
[0019]为了使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下结合实施例及附图对本专利技术的一种羽毛球过网高度检测方法作具体阐述。
[0020]<实施例>
[0021]图1是本专利技术实施例中羽毛球过网高度检测方法流程图。
[0022]如图1所示，羽毛球过网高度检测方法包括以下步骤：
[0023]步骤S1，基于侧面网柱位置的摄像头检测过网高度场景构建三维像素坐标系OXYZ。
[0024]将摄像头安装在羽毛球/网球/排球/乒乓球场地中间，摄像头与网柱视角在同一水平面高度，构建三维像素坐标系。本实施例选取羽毛球场地进行三维像素坐标系OXYZ的
建立。具体地：
[0025]图2是本专利技术实施例中羽毛球场地实际拍摄的网柱平面图。
[0026]如图2所示，坐标点O为摄像头的安装位置，也是网柱所在位置，X轴正方向为从网柱位置开始沿球场较长边往外延伸的方向，Y轴正方向为垂直于地面竖直向上的方向，Z轴为从网柱位置开始沿球场中间网纵横方向。摄像头正方向与Z轴竖直方向上保持一致。
[0027]步骤S2，选取距离摄像头近、中、远的三个位置并分别在每个位置标定若干个不同高度，拍摄羽毛球分别在不同位置不同高度的图像。
[0028]本实施例中，选用一个卷尺，在近、中、远三个位置架起一定高度，分别代表距离摄像头近中远的三个位置，如图3所示的XOY近轴、XOY中轴、XOY远轴。在标定过程中，要保证卷尺竖直放置，卷尺正方向与图3中的Y轴正方向相同，竖直向上，并且要让卷尺长度尽可能不要超过摄像头能拍到的长度，照明条件良好，方便摄像头捕捉。在摄像头图像(2560x1440分辨率)中记下卷尺一端相应的像素位置，就形成了实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种羽毛球过网高度检测方法，用于在球场网柱视角下基于不同远近距离的像素高度与实际高度进行映射配准，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1，基于侧面网柱位置的摄像头检测过网高度场景构建三维像素坐标系OXYZ；步骤S2，选取距离所述摄像头近、中、远的三个位置并分别在每个位置标定若干个不同高度，拍摄羽毛球分别在不同位置不同高度的图像；步骤S3，采用目标检测算法根据所述图像获取对应位置及高度的像素高度和像素面积；步骤S4，根据最大高度时不同位置的像素高度Ymax以及与所述像素高度Ymax对应的像素面积S获取S
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Ymax映射关系；步骤S5，获取羽毛球在Z轴法平面某一位置的像素面积S，采用所述S
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Ymax映射关系计算得到对应该位置的像素高度Y，建立所述Z轴法平面的所述像素高度Y和实际高度k的Y
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k映射关系；步骤S6，获取待测羽毛球在平面的像素...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐杰，冯瑞，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：发明
国别省市：