基于投影增强现实的智能车裁判方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种基于投影增强现实的智能车裁判方法及系统。该方法包括：赛前调试准备，将捕捉到的赛道与投影赛道进行校准，实现智能车在赛道中实际位置的定位；接受发车指令，实时获取智能车的目标位置信息，当捕捉到智能车通过起始线的时刻，开始计时；在智能车行驶的过程中，循环检测智能车是否出界，若是，则结束计时并终止当前比赛，重新等待发车指令；若否，则循环检测智能车是否驶过终止线，若是，则结束计时并记录比赛成绩，若否，则持续计时，直至驶过终止线。本发明专利技术能完成赛道投影、比赛计时和违规判断主要功能，在一定程度上为比赛的举办减少了人力物力，减少了人工裁判带来的误差。的误差。的误差。

【技术实现步骤摘要】
基于投影增强现实的智能车裁判方法及系统


[0001]本专利技术涉及科技竞赛领域，尤其涉及一种基于投影增强现实的智能车裁判方法及系统。

技术介绍

[0002]增强现实(Augmented Reality，AR)技术是一种可以将真实世界信息和虚拟世界信息无缝集成的智能技术。近年来，AR技术被广泛应用在我们生活中的各个领域，例如教学演示、商业广告、电影游戏、工业加工等，AR设备逐渐成为日后人们生活中所接触到主流产品。目前增强现实技术最终是要呈现一种虚实结合的效果，其常用的显示设备有头戴式显示设备、计算机屏幕显示设备、手持式移动显示设备和投影显示设备，其中投影设备，由于其生成的互动图像焦点不会随目标的移动而发生改变，所以它是一种适合在室内进行增强现实的设备。微软研究院所设计的项目可以通过投影设备、摄像机、计算机和Kinect结合起来，实现室内目标的定位，从而实现虚实世界的交互。然而增强现实技术在智能车裁判系统领域并没有应用。
[0003]关于国内智能车裁判系统的设计，2016年清华大学的卓晴、鲁畅、金浩哲采用了感应线圈检测和信标枚举的技术，提升了比赛系统的检测性能和灵活性，但是仍然没能摆脱无线控制，场地中仍然装有裁判系统线路来干扰智能车的运行。
[0004]2019年武汉理工大学的揭梦梅研究出了一种采用ZigBee构建无线传感网的信标裁判系统，其是通过ZigBee实现对五个信标等的控制，采用的是主控芯片为CC2530，设计了同时亮灯和随机点亮两种模式，此方案最大的改进是实现了无线通信，信标摆放的自由度得以提高。
[0005]2019年西南交通大学的付永高设计了一套全自动裁判系统，该系统对竞速组和信标组都进行了设计，竞速组采用的是在易出线的位置摆放检测圆柱，将Zigbee、MPU6050、3D打印外壳结合起来作为圆柱的整体设计，检测采集碰撞信息才判断是否出界，但是此方法只能检测特定地点，而且对于智能车的车型也有一定的限制。信标组采用电磁感应方法检测是否靠近信标，将NRF24L01和STC15W4K45S4结合起来实现检测系统。该方法最大的优点是无需布线，且移动方便。
[0006]以上对于智能车裁判系统的研究都存在同样的问题，无法对竞速组违规出界进行统一的判罚，而且对于竞速组别的出界判断不能做到全方位的覆盖，只能针对容易出界的地方进行处理，所以为了保证准确性和公平性，可以针对此方向提出一种改进方案。

技术实现思路

[0007]本专利技术要解决的主要技术问题在于，提供一种基于投影增强现实的智能车裁判方法及系统，实现对竞速组违规出界进行统一的判罚，而且对于竞速组别的出界判断做到全方位的覆盖，以保证裁判结果的准确性和公平性。
[0008]根据本专利技术的第一方面，一种基于投影增强现实的智能车裁判方法，包括以下步
骤：
[0009]赛前调试准备，将捕捉到的赛道与投影赛道进行校准，实现智能车在赛道中实际位置的定位；
[0010]接受发车指令，实时获取智能车的目标位置信息，当捕捉到智能车通过起始线的时刻，开始计时；
[0011]在智能车行驶的过程中，循环检测智能车是否出界，若是，则结束计时并终止当前比赛，重新等待发车指令；若否，则循环检测智能车是否驶过终止线，若是，则结束计时并记录比赛成绩，若否，则持续计时，直至驶过终止线。
[0012]优选地，所述实时获取智能车的目标位置信息的步骤，包括：
[0013]采用特征匹配算法、背景差法和帧差法实时检测获取智能车的位置。
[0014]优选地，所述采用特征匹配算法、背景差法和帧差法实时检测获取智能车的目标位置信息的步骤，包括：
[0015]由摄像头捕捉智能车图像，对捕捉到的图像进行预处理；
[0016]将预处理后的图像与预设的智能车模板进行帧处理：将每一帧图像进行特征匹配，判断是否能捕捉到预设数量的特征点，若是，则获取智能车的目标位置信息；否则，通过背景差法获取目标位置信息，并判断是否能确定为智能车，若是，则获取智能车的目标位置信息，否则，继续通过帧差法获取目标位置信息，并判断是否能确定为智能车，若是，则获取智能车的目标位置信息，否则对摄像头捕捉的下一帧图像进行特征匹配。
[0017]优选地，所述预处理包括：二值化、高斯滤波、SIFT角点检测。
[0018]优选地，在智能车行驶的过程中，还包括：
[0019]循环检测智能车是否处于赛道变换位置，若是，则进行赛道变换；若否，则保持当前赛道。
[0020]优选地，所述循环检测智能车是否处于赛道变换位置的步骤，包括：
[0021]获取智能车的目标位置信息，判断智能车是否处于变换点，若否，继续获取智能车的目标位置信息；若是，判断是否投影赛道库里的所有赛道，若是，投影终点赛道，否则，随机投影赛道库里未使用的赛道。
[0022]优选地，所述循环检测智能车是否出界的步骤，包括：
[0023]获取智能车的目标位置信息；
[0024]将当前投影赛道与摄像头采集到的图像进行特征点模板匹配，得到单应性矩阵；
[0025]根据单应性矩阵进行智能车位置比对，判断是否出界，若是，则结束当前比赛，否则，继续进行智能车位置比对。
[0026]根据本专利技术的第二方面，一种基于投影增强现实的智能车裁判系统，包括以下模块：
[0027]赛前调试模块，用于进行赛前调试准备，将捕捉到的赛道与投影赛道进行校准，实现智能车在赛道中实际位置的定位；
[0028]计时开始模块，用于接受发车指令，实时获取智能车的目标位置信息，当捕捉到智能车通过起始线的时刻，开始计时；
[0029]循环检测模块，用于在智能车行驶的过程中，循环检测智能车是否处于赛道变换位置，若是，则进行赛道变换；若否，则保持当前赛道；循环检测智能车是否出界，若是，则结
束计时并终止当前比赛，重新等待发车指令；若否，则循环检测智能车是否驶过终止线，若是，则结束计时并记录比赛成绩，若否，则持续计时直至驶过终止线；
[0030]结束计时模块，用于在检测到智能车出界或驶过终止线时，结束计时，比赛结束。
[0031]优选地，所述循环检测模块，还用于循环检测智能车是否处于赛道变换位置，若是，则进行赛道变换；若否，则保持当前赛道。
[0032]优选地，所述循环检测模块包括：赛道变换检测模块、出界检测模块和终点检测模块。
[0033]本专利技术的提供了一种基于增强现实的智能车裁判方法及系统，主要用于竞速组别，能够完成赛道投影、比赛计时和违规判断主要功能，本专利技术在一定程度上为比赛的举办减少了人力物力，减少了人工裁判带来的误差。同时为智能车比赛的后续发展提供了一种新的思维，为以后智能车比赛的创新起到了抛砖引玉的效果。
[0034]与现有技术相比，本专利技术的有益效果主要体现在以下几点：
[0035](1)设计研究目标检测算法在智能车比赛中应用的可能性，并选取最适合该比赛的算法。
[0036](2)设计研究智能车违规出界本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于投影增强现实的智能车裁判方法，其特征在于，包括以下步骤：赛前调试准备，将捕捉到的赛道与投影赛道进行校准，实现智能车在赛道中实际位置的定位；接受发车指令，实时获取智能车的目标位置信息，当捕捉到智能车通过起始线的时刻，开始计时；在智能车行驶的过程中，循环检测智能车是否出界，若是，则结束计时并终止当前比赛，重新等待发车指令；若否，则循环检测智能车是否驶过终止线，若是，则结束计时并记录比赛成绩，若否，则持续计时，直至驶过终止线。2.如权利要求1所述的基于投影增强现实的智能车裁判方法，其特征在于，所述实时获取智能车的目标位置信息的步骤，包括：采用特征匹配算法、背景差法和帧差法实时检测获取智能车的目标位置信息。3.如权利要求2所述的基于投影增强现实的智能车裁判方法，其特征在于，所述采用特征匹配算法、背景差法和帧差法实时检测获取智能车的目标位置信息的步骤，包括：由摄像头捕捉一帧智能车图像，对捕捉到的图像进行预处理；将预处理后的图像与预设的智能车模板进行帧处理：将每一帧图像进行特征匹配，判断是否能捕捉到预设数量的特征点，若是，则获取智能车的目标位置信息；否则，通过背景差法获取目标位置信息，并判断是否能确定为智能车，若是，则获取智能车的目标位置信息，否则，继续通过帧差法获取目标位置信息，并判断是否能确定为智能车，若是，则获取智能车的目标位置信息，否则对摄像头捕捉的下一帧图像进行特征匹配。4.如权利要求3所述的基于投影增强现实的智能车裁判方法，其特征在于，所述预处理包括：二值化、高斯滤波和SIFT角点检测。5.如权利要求1所述的基于投影增强现实的智能车裁判方法，其特征在于，在智能车行驶的过程中，还包括：循环检测智能车是否处于赛道变换位置，若是，则进行赛道变换；若否，则保持当前赛道。6....

【专利技术属性】
技术研发人员：范烜赫，张晶晶，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：