一种高尔夫击球数据采集系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种高尔夫击球数据采集系统及方法，包括：高性能计算单元、24V电源、第一高速工业相机、第二高速工业相机、第一万向云台、第二万向云台、第一智能继电器、第二智能继电器、第一红外补光灯、第二红外补光灯、上位机和一体化壳体；利用高性能计算单元，对高尔夫球图像数据信息进行处理，得到高尔夫球的像素坐标参数信息、杆头位置信息、高尔夫球的三维定位坐标信息、高尔夫球的三维空间速度方向信息。本发明专利技术可用于室内或室外高尔夫模拟器中，进行高尔夫球击打瞬间的像素坐标参数信息、杆头位置信息、高尔夫球的三维定位坐标信息、高尔夫球的三维空间速度方向信息的识别检测。具有采集帧率高、识别精度高、环境干扰低等优势。环境干扰低等优势。环境干扰低等优势。

【技术实现步骤摘要】
一种高尔夫击球数据采集系统及方法


[0001]本专利技术涉及数据采集处理
，尤其涉及一种高尔夫击球数据采集系统及方法。

技术介绍

[0002]高尔夫球具有运动强度适中，灵活性和技巧性强等特点，目前受到越来越多人的喜爱。在综合型体育场馆、住宅区附近都建有很多高尔夫球场。随着参与人数的增多，对场地服务水平和基础配套设施的要求越来越高，比如，高尔夫球落地速度非常快，可以达到75千米/小时，此时如果用人力去回收散落的高尔夫球，将给收球人带来潜在的威胁。如果能够快速、准确、高效地识别高尔夫球，减少捡拾繁琐的体力劳动，从而达到降低劳动力成本目的就变得十分有理论意义和实际应用价值。
[0003](1)双目立体识别技术
[0004]双目立体视觉是基于视差原理，由多幅图像获取物体三维几何信息的方法。在机器视觉系统中，双目视觉一般由双摄像机从不同角度同时获取周围景物的两幅数字图像，或有由单摄像机在不同时刻从不同角度获取周围景物的两幅数字图像，并基于视差原理即可恢复出物体三维几何信息，重建周围景物的三维形状与位置。
[0005]双目视觉有的时候我们也会把它称为体视，是人类利用双眼获取环境三维信息的主要途径。从目前来看，随着机器视觉理论的发展，双目立体视觉在机器视觉研究中发回来看了越来越重要的作用。
[0006](2)工业高速相机拍摄技术
[0007]本专利技术使用工业高速相机进行识别图像采集，具有采集帧率高、运行稳定、体积小巧、接口丰富等特点，在机器视觉、医疗健康、工业生产、体育运动等方面具有广泛的应用。
[0008](3)halcon图像识别技术
[0009]Halcon是一套完善的标准的机器视觉工业软件，拥有广泛的机器视觉集成开发环境，灵活的开发架构便于机器视觉、医学图像和图像分析应用的快速开发，并且支撑兼容各类图像采集设备，包括工业相机、图像采集卡等。

技术实现思路

[0010]本专利技术所要解决的技术问题在于，提供一种高尔夫击球数据采集系统及方法，可用于室内或室外高尔夫模拟器中，进行高尔夫球击打瞬间的像素坐标参数信息、杆头位置信息、高尔夫球的三维定位坐标信息、高尔夫球的三维空间速度方向信息等数据的识别检测。本专利技术具有采集帧率高、识别精度高、环境干扰低等优势。
[0011]为了解决上述技术问题，本专利技术实施例第一方面公开了一种高尔夫击球数据采集系统，所述系统包括：
[0012]高性能计算单元(1)、24V电源(2)、第一高速工业相机(3)、第二高速工业相机(4)、第一万向云台(5)、第二万向云台(6)、第一智能继电器(7)、第二智能继电器(8)、第一红外
补光灯(9)、第二红外补光灯(10)、上位机(11)和一体化壳体；
[0013]所述高性能计算单元(1)与所述24V电源(2)通过线缆连接；
[0014]所述高性能计算单元(1)与所述第一智能继电器(7)、第二智能继电器(8)通过USB线缆连接；
[0015]所述高性能计算单元(1)与所述第一高速工业相机(3)、第二高速工业相机(4)通过USB线缆连接；
[0016]所述高性能计算单元(1)与所述上位机网线连接；
[0017]所述24V电源(2)与所述第一红外补光灯(9)、第二红外补光灯(10)导线连接；
[0018]所述第一高速工业相机(3)通过螺丝固定于所述第一万向云台(5)上；
[0019]所述第二高速工业相机(4)、通过螺丝固定于所述第二万向云台(6)上；
[0020]所述高性能计算单元(1)、24V电源(2)、第一高速工业相机(3)、第二高速工业相机(4)、第一万向云台(5)、第二万向云台(6)、第一智能继电器(7)、第二智能继电器(8)、第一红外补光灯(9)、第二红外补光灯(10)、上位机(11)封装固定于所述一体化壳体中；
[0021]所述高性能计算单元(1)用于控制所述第一高速工业相机(3)、第二高速工业相机(4)进行数据采集，并对采集到的数据进行处理；
[0022]所述高性能计算单元(1)通过所述第一智能继电器(7)、第二智能继电器(8)控制所述第一红外补光灯(9)、第二红外补光灯(10)的开关；
[0023]所述24V电源(2)用于为所述高性能计算单元(1)、第一红外补光灯(9)、第二红外补光灯(10)供电；
[0024]所述第一万向云台(5)、第二万向云台(6)用于带动所述第一高速工业相机(3)、第二高速工业相机(4)进行数据采集，方向可以调节；
[0025]所述第一高速工业相机(3)、第二高速工业相机(4)包含相机本体和镜头，方向可以调节，用于进行高尔夫球图像采集；
[0026]所述第一红外补光灯(9)、第二红外补光灯(10)用于以红外不可见光形式，为所述第一高速工业相机(3)、第二高速工业相机(4)进行补光。
[0027]作为一种可选的实施方式，在本专利技术实施例第一方面中，所述一体化壳体上间隔设置有圆形的第一容纳腔和第二容纳腔；
[0028]所述第一容纳腔上设置有第一安装口；
[0029]所述第二容纳腔上设置有第二安装口；
[0030]所述第一容纳腔中设置有第一固定结构；
[0031]所述第二容纳腔中设置有第二固定结构；
[0032]所述第一万向云台(5)固定于所述第一固定结构上；
[0033]所述第二万向云台(6)固定于所述第二固定结构上；
[0034]所述第一安装口和所述第二安装口上设置有圆环形状的亚克力遮光片；
[0035]所述第一高速工业相机(3)贯穿所述第一安装口；
[0036]所述第二高速工业相机(4)贯穿所述第二安装口；
[0037]所述第一红外补光灯(9)位于所述第一安装口内部；
[0038]所述第二红外补光灯(10)位于所述第二安装口内部。
[0039]本专利技术实施例第二方面公开了一种高尔夫击球数据采集方法，所述方法包括：
[0040]S1，利用所述高性能计算单元向所述第一高速工业相机、第二高速工业相机发出指令，控制所述第一高速工业相机、第二高速工业相机进行高尔夫球图像采集，得到高尔夫球图像数据信息，所述高尔夫球图像数据信息包括N张高尔夫球图像；
[0041]S2，利用所述高性能计算单元，对所述高尔夫球图像数据信息进行处理，得到高尔夫球的像素坐标参数信息；
[0042]S3，利用所述高性能计算单元，对所述高尔夫球图像数据信息进行处理，得到杆头位置信息；
[0043]S4，利用所述高性能计算单元，对所述高尔夫球图像数据信息进行处理，得到高尔夫球的三维定位坐标信息；
[0044]S5，利用所述高性能计算单元，对所述高尔夫球的像素坐标参数信息、杆头位置信息和高尔夫球的三维定位坐标信息进行处理，得到高尔夫球的三维空间速度方向信息。
[0045]作为一种可选的实施方式，在本专利技术实施例第二方面中，所述利用所述高性能计算单元，对所述高尔夫球图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高尔夫击球数据采集系统，其特征在于，包括：高性能计算单元(1)、24V电源(2)、第一高速工业相机(3)、第二高速工业相机(4)、第一万向云台(5)、第二万向云台(6)、第一智能继电器(7)、第二智能继电器(8)、第一红外补光灯(9)、第二红外补光灯(10)、上位机(11)和一体化壳体；所述高性能计算单元(1)与所述24V电源(2)通过线缆连接；所述高性能计算单元(1)与所述第一智能继电器(7)、第二智能继电器(8)通过USB线缆连接；所述高性能计算单元(1)与所述第一高速工业相机(3)、第二高速工业相机(4)通过USB线缆连接；所述高性能计算单元(1)与所述上位机网线连接；所述24V电源(2)与所述第一红外补光灯(9)、第二红外补光灯(10)导线连接；所述第一高速工业相机(3)通过螺丝固定于所述第一万向云台(5)上；所述第二高速工业相机(4)、通过螺丝固定于所述第二万向云台(6)上；所述高性能计算单元(1)、24V电源(2)、第一高速工业相机(3)、第二高速工业相机(4)、第一万向云台(5)、第二万向云台(6)、第一智能继电器(7)、第二智能继电器(8)、第一红外补光灯(9)、第二红外补光灯(10)、上位机(11)通过螺丝封装固定于所述一体化壳体中；所述高性能计算单元(1)用于控制所述第一高速工业相机(3)、第二高速工业相机(4)进行数据采集，并对采集到的数据进行处理；所述高性能计算单元(1)通过所述第一智能继电器(7)、第二智能继电器(8)控制所述第一红外补光灯(9)、第二红外补光灯(10)的开关；所述24V电源(2)用于为所述高性能计算单元机(1)、第一红外补光灯(9)、第二红外补光灯(10)供电；所述第一万向云台(5)、第二万向云台(6)用于带动所述第一高速工业相机(3)、第二高速工业相机(4)进行数据采集，方向可以调节；所述第一高速工业相机(3)、第二高速工业相机(4)包含相机本体和镜头，方向可以调节，用于进行高尔夫球图像采集；所述第一红外补光灯(9)、第二红外补光灯(10)用于以红外不可见光形式，为所述第一高速工业相机(3)、第二高速工业相机(4)进行补光。2.根据权利要求1所述的高尔夫击球数据采集系统，其特征在于，所述一体化壳体上间隔设置有圆形的第一容纳腔和第二容纳腔；所述第一容纳腔上设置有第一安装口；所述第二容纳腔上设置有第二安装口；所述第一容纳腔中设置有第一固定结构；所述第二容纳腔中设置有第二固定结构；所述第一万向云台(5)固定于所述第一固定结构上；所述第二万向云台(6)固定于所述第二固定结构上；所述第一安装口和所述第二安装口上设置有圆环形状的亚克力遮光片；所述第一高速工业相机(3)贯穿所述第一安装口；所述第二高速工业相机(4)贯穿所述第二安装口；
所述第一红外补光灯(9)位于所述第一安装口内部；所述第二红外补光灯(10)位于所述第二安装口内部。3.一种高尔夫击球数据采集方法，其特征在于，应用于权利要求1所述的高尔夫击球数据系统，所述方法包括：S1，利用所述高性能计算单元向所述第一高速工业相机、第二高速工业相机发出指令，控制所述第一高速工业相机、第二高速工业相机进行高尔夫球图像采集，得到高尔夫球图像数据信息，所述高尔夫球图像数据信息包括N张高尔夫球图像；S2，利用所述高性能计算单元，对所述高尔夫球图像数据信息进行处理，得到高尔夫球的像素坐标参数信息；S3，利用所述高性能计算单元，对所述高尔夫球图像数据信息进行处理，得到杆头位置信息；S4，利用所述高性能计算单元，对所述高尔夫球图像数据信息进行处理，得到高尔夫球的三维定位坐标信息；S5，利用所述高性能计算单元，对所述高尔夫球的像素坐标参数信息、杆头位置信息和高尔夫球的三维定位坐标信息进行处理，得到高尔夫球的三维空间速度方向信息。4.根据权利要求3所述的高尔夫击球数据采集方法，其特征在于，所述利用所述高性能计算单元，对所述高尔夫球图像数据信息进行处理，得到高尔夫球的像素坐标参数信息，包括：S21，利用所述高性能计算单元，对所述高尔夫球图像数据信息进行灰度图转化处理，得到高尔夫球灰度图像；S22，对所述高尔夫球灰度图像进行分割处理，得到分割图像；S23，对所述分割图像进行独立连通组合，得到独立连通图像；S24，对所述独立连通图像进行筛选处理，得到筛选图像；S25，对所述筛选图像进行圆型相似度计算，得到高尔夫球所在的图像区域；S26，对所述高尔夫球所在的图像区域进行坐标计算，得到高尔夫球的像素坐标参数信息。5.根据权利要求4所述的高尔夫击球数据采集方法，其特征在于，所述对所述高尔夫球灰度图像进行分割处理，得到分割图像，包括：S221，对所述高尔夫球灰度图像进行对比度提升处理，得到对比度提升图像；S222，构建基于注意力残差U
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Net网络模型；所述基于注意力残差U
‑
Net网络模型包括收缩路径和扩展路径；所述收缩路径向下采样，用于提取图像局部的特征，所述扩展路径用于对图像的特征进行精准定位；将卷积块注意力模块加入U
‑
Net模型的跳过连接中，为所述收缩路径中的每个特征映射赋予权重；将U
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Net模型的卷积块替换为注意力残差模块；所述收缩路径包含四个模块，每一个模块包括一个注意力残差模块和规格为2
×
2的最大池化层；所述扩展路径包含四个模块，每一个模块包括规格为2
×
2的转置卷积，并与通过卷积
块注意力模块从收缩路径加权的特征映射连接；S223，利用所述基于注意力残差U
‑
Net网络模型，对所述对比度提升图像进行分割处理，通过注意力残差模块之后，经过卷积层和Sigmoid函数得到分割图像。6.根据权利要求4所述的高尔夫击球数据采集方法，其特征在于，所述对所述分割图像进行独立连通组合，得到独立...

【专利技术属性】
技术研发人员：王京涛，邢广洲，范传飞，
申请(专利权)人：北京小如文化科技有限公司，
类型：发明
国别省市：