使用计算机视觉测量3D属性的系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种包括计算设备和摄像机的系统；该系统被配置用于测量机械设备的三维属性和相关的性能测量。一些实施例包括被配置为捕获机械设备的图像的摄像机以及与摄像机通信的计算设备。在一些实施例中，计算设备被配置为获取与多个第一基准相关联的第一组像素以校准摄像机的空间分辨率。来自摄像机的第二图像可以被转换为与附接到机械设备的多个基准中的每个基准相关联的第二组像素。计算设备可以进一步被配置为比较第一组像素和第二组像素以确定多个基准在机械设备上的位置。组像素以确定多个基准在机械设备上的位置。组像素以确定多个基准在机械设备上的位置。

【技术实现步骤摘要】
使用计算机视觉测量3D属性的系统和方法
[0001]本申请为分案申请，母案申请的国家申请号为：201980052786.2(国际申请号为PCT/US2019/036839)、进入中国国家阶段日期为：2021年02月08日(国际申请日为2019年6月12日)，专利技术名称为：使用计算机视觉测量3D属性的系统和方法。
[0002]相关申请的交叉引用
[0003]本申请是美国非临时专利申请，要求于2018年6月12日提交的专利申请序列号为62/684,119的美国临时申请的优先权，该美国临时申请的全部内容通过引用合并于此。


[0004]本公开总体上涉及包括至少一个计算设备和摄像机的计算机化系统，至少一个计算设备和摄像机被共同配置为通过基于已处理的与机械设备相关联的二维(2D)数据预测机械设备的三维(3D)特征来(实时)测量与机械设备相关联的预定物理属性并且允许对其进行调节。

技术介绍

[0005]机械设备经常在设备制造过程中或之后经历调节阶段，以例如根据需要配置与设备的部件相关联的角度和其他尺寸。例如，可以根据适合于特定应用的预定规格来调节或修改臂或纵长构件相对于设备的主体或相对于选定表面的角度。但是，调节阶段可能涉及将机械设备与各种测量和调节工具连接或者拆开，这可能会导致对设备的磨损或损坏。
[0006]作为具体的非限制性示例，在制造过程中或其他时候调节高尔夫球杆的属性(例如，杆面角(loft))需要根据精确的测量结果对杆头和杆身进行仔细的结构修改。特别地，必须在每次调节高尔夫球杆属性(例如，杆面角、杆头角、长度、隆起或侧倾)之后进行测量，以确保调节恰当。然而，测量高尔夫球杆属性的工具通常需要与高尔夫球杆物理接触。这样，高尔夫球杆通常在测量工具和调节工具之间来回转移多次。因此，在每次调节之前，高尔夫球杆可能必须在调节工具内重新定位。以这种方式多次转移高尔夫球杆导致增加了制造的工作时间，并且还可能导致在成品高尔夫球杆产品上形成划痕和磨损。
[0007]尤其是考虑到这些因素，构思和开发了本公开的各个方面。
附图说明
[0008]图1A是示出被配置为允许根据期望的目标性能规格来对机械设备进行测量以及可能调节的系统的简化框图。
[0009]图1B是示出与图1A的系统有关的用于对机械设备进行评估以及可能调节的应用程序的可能模块之间的流逻辑和关系的流程图。
[0010]图2A是包括用于跟踪机械设备的图像特征的基准阵列的示例性校准片。
[0011]图2B是与图2A的校准片相关联的一组基准，其可以沿着机械设备定位以如本文所述测量设备的各方面。
[0012]图3A是示例性机械设备的简化图示，该机械设备可以利用本文所述的系统进行测
量和调节。
[0013]图3B是将本文描述的系统应用于实际的高尔夫球员以增强挥杆分析的简化图示。
[0014]图4是示出使用图1A的系统对特定机械设备(例如高尔夫球杆)进行评估以及可能调节的应用程序的可能模块之间的流逻辑和关系的流程图。
[0015]图5是图4中的高尔夫球杆的透视图。
[0016]图6A是图4中的高尔夫球杆以及沿着高尔夫球杆定位的基准的透视图。
[0017]图6B是图4中的高尔夫球杆以及沿着高尔夫球杆定位的基准的另一个透视图。
[0018]图6C是图6B的高尔夫球杆的杆头以及沿着高尔夫球杆的杆面定位的基准的放大细节图。
[0019]图7是图6B的高尔夫球杆在测量和分析期间的侧视图。
[0020]图8A
‑
8B是示出与本文描述的专利技术构思相关联的测试数据的示图。
[0021]图9是示出可以实现本文所讨论的各种服务、系统和方法的计算系统的示例的简化框图。
[0022]在附图的视图中，相应的附图标记指示相应的元件。附图中使用的标题不限制权利要求的范围。
具体实施方式
[0023]鉴于前述内容，与用于测量与机械设备相关联的三维(3D)属性的系统有关的技术有待改进。因此，本公开的各方面涉及一种系统形式的独创的技术方案，该系统包括经由应用程序或其他方式配置的计算设备和/或计算机程序产品以及至少一个摄像机(与计算设备集成或单独实现)，其中系统总体上被配置用于基于计算或处理代表与机械设备相关联的2D图像特征(理解为沿设备限定的真实特征和/或沿设备定位的基准)变化的图像数据来测量与机械设备的预限定性能测量相关的3D属性。
[0024]本专利技术的系统可以改进机械设备制造和测量的各个方面。更具体地，在生产过程中，该系统可以使制造商实时读取机械设备的3D属性，由此在每次测量之后可以进行属性的调节而无需将设备重新定位在调节机构内。因此，该系统可以减少工作时间，减少调节次数以及减少成品的磨损和划痕。此外，该系统可以提高设备的质量，降低运营成本，并减轻技术人员的疲劳感。参照附图，示出了用于实时测量机械设备的属性的系统的实施例，用于实时测量机械设备的属性的系统在图1
‑
9中总体上表示为100和200。
[0025]参照图1A，示出了用于测量和调节机械设备的属性的系统100。系统100总体上可以包括由计算设备104执行的测量和调节应用程序102(以下称为“应用程序102”)、与计算设备104可操作地通信的摄像机106(或多个摄像机106)以及沿着机械设备110限定或定位的基准108(或多个基准108)。基准108可以包括放置在摄像机106或其他成像系统的视场中的任何对象或标记，它们出现在随后生成的图像或图像数据中作为参考点或度量(或作为光学仪器标线中的对象或一组标记)。在一些实施例中，基准108可以包括可接合到机械设备110的部分的离散组件，例如条形码、2D条形码、实心几何形状(例如，绿色三角形)或可由摄像机106捕获或解释并且可以用摄像机106生成的图像的像素来表示的任何此类组件。可替代地，基准108可以包括沿着机械设备110限定的真实特征，例如凹槽、脊、突起、印刷字符等，它们用于限定平面、矢量或其他属性。
[0026]在一些实施例中，系统100可以进一步包括用于将机械设备110相对于摄像机106保持在适当位置的固定工具112，例如虎钳，并且还可以包括用于操纵、弯曲或以其他方式改变机械设备110的物理属性的调节工具114(例如，弯曲机、夹板、扳手等)。总体而言，系统100被配置为允许对机械设备110的预定属性进行测量和调节，如本文进一步所述。
[0027]如图所示，计算设备104可以经由网络116与摄像机106进行可操作的无线通信。在其他实施例中，计算设备104可以通过有线连接与摄像机106进行可操作的通信，或者摄像机106可以与计算设备104集成在一起，如本文进一步所述。计算设备104可以包括以下各项中的一个或多个：服务器、控制器、个人计算机、终端机、工作站、膝上型计算机、移动设备、智能手机、平板电脑、大型机或配置有应用程序102或者配置为实现本文所描述的功能的其他此类计算设备。可以使用诸如C++中的Ope本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于分析高尔夫挥杆的系统，所述系统包括：处理器，所述处理器与至少一个摄像机可操作地通信，所述处理器被配置用于：获取由所述摄像机捕获的一个或多个图像，所述一个或多个图像与多个基准相关联；生成定义所述多个基准的虚拟三维方面的第一组坐标；将一个或多个挥杆分析输入值输入到一组预定的线性代数运算中；输出与特定于挥动高尔夫球杆的用户的高尔夫球杆的最佳测量相对应的一个或多个值；其中所述多个基准包括：沿着高尔夫球杆的杆身设置的第一基准；沿着所述高尔夫球杆的杆头设置的第二基准；和沿着所述用户的身体设置的第三基准。2.根据权利要求1所述的系统，进一步包括：与所述系统一起使用的可穿戴设备；其中所述可穿戴设备包括一个或多个传感器；其中所述可穿戴设备被配置为向所述处理器提供额外的输入数据，以将其纳入所述一组预定的线性代数运算中。3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述可穿戴设备被配置为数字显示所述多个基准中的一个。4.根据权利要求2所述的系统，其中，所述一个或多个传感器选自包括加速度计、陀螺仪和磁力计的组。5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述一个或多个传感器被配置为测量高尔夫挥杆的一个或多个特性。6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述高尔夫挥杆的一个或多个特性包括下杆时间。7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第三基准附接到所述用户所穿的衣服上。8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述最佳测量包括所述杆身与所述杆头之间的相对角度。9.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：泰勒，
申请(专利权)人：卡斯滕制造公司，
类型：发明
国别省市：