在斯诺克运动中获取台球碰撞关系和完整运动轨迹的方法技术

本发明专利技术涉及一种在斯诺克运动中获取台球碰撞关系和完整运动轨迹的方法。包括：获取一杆斯诺克台球运动的连续帧图像，确定各帧图像中各台球的台面平面坐标位置，在获取各个台球运动轨迹中对台球碰撞点的运动轨迹进行修正；即在连续帧中，依据各个台球的运动轨迹位置坐标的变化，判断当前帧当前球的运动轨迹方向是不是有改变，如果有改变，判断碰撞关系、修正当前台球在碰撞点的坐标；本发明专利技术的有益效果是：根据相邻帧离散的台球位置，实时描绘出台球运动的完整运动轨迹；给出比赛中关注的一些数据，帮助运动员分析击球方向、力度，帮助运动员提高运动水平。提供准确的数据：包括：运动员击球后的第一个碰撞球，落袋球和袋口位置，出界球，运动员的击球距离。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及应用于体育运动领域的计算机辅助获取台球运动轨迹的方法，更具体 的说涉及一种。
技术介绍
斯诺克(Snooker)台球和美式台球是深受人们广泛欢迎的一项体育运动，同时也 是亚运会、国际职业比赛等重大赛事的比赛项目，显示出越来越大的体育魅力。国内外经常 举行各种大赛，为了提高运动员的水平，经常要对运动员击出的球做一些技术数据的统计， 特别是要跟踪球的运动轨迹，帮助运动员分析击球方向、力度，帮助运动员提高运动水平。 目前为了改善斯诺克台球比赛裁判一直沿用的传统裁判员目视裁判的方法，开发了一种计 算机自动裁判计分系统，利用该系统虽然可以跟踪球的运动轨迹，但由于系统采用的是摄 像头取景技术，普通的摄像头采集是每秒25帧，采集的是离散的图像序列，球和球的碰撞 点、球和边库的碰撞点经常采集不到，因此不能得到真正完整的运动轨迹，也不可能有效分 析台面各球的碰撞关系。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种在斯诺克运动中获取台球碰撞关系和完整运动轨迹的 方法，该方法首先根据相邻帧离散的台球位置，描绘出台球运动的原始运动轨迹；然后根据 球的运动轨迹分析碰撞关系，对台球运动轨迹进行校正、调整、描绘出台球运动的完整运动 轨迹；给出比赛中关注的一些数据，包括运动员击球后的第一个碰撞球，落袋球和袋口位 置，出界球，运动员的击球距离。本专利技术的技术方案是，一种在斯诺克运动中获取台球碰撞关系和完整运动轨迹的 方法，包括获取一杆斯诺克台球运动的连续帧图像，确定各帧图像中各台球的台面平面坐 标位置；其中，台球桌台面边库长边为X轴、短边为Y轴，台球坐标是台球圆心点坐标；按照 每帧图像中各台球的平面坐标，获取各个台球运动轨迹；其中，在所述获取各个台球运动轨 迹中对台球碰撞点的运动轨迹进行修正，所述修正的步骤包括a、确定各帧图像中各个台球的坐标位置点的特征值，所述特征值包括各个台球当前 帧坐标点与前一帧坐标点构成的直线针对X轴的斜率、两坐标点的X坐标之间的差值、Y坐 标之间的差值、两坐标点的直线距离、直线与X轴正方向的夹角；b、在连续帧中，依据各个台球的运动轨迹位置坐标的变化，判断当前帧当前球的运动 轨迹方向是不是有改变，如果有改变，首先判断当前帧当前球是否与其它台球有碰撞，如有 碰撞确定碰撞点、修正当前台球在碰撞点的坐标；如无碰撞，判断当前帧当前球是否与台面 边库有碰撞，如有碰撞确定碰撞点、修正当前台球在碰撞点的坐标；所述判断当前帧当前球是否与其它台球有碰撞是bl、如果当前帧当前台球的运动轨迹方向发生改变，判断其他台球到当前台球改变方 向前坐标的运动轨迹直线的距离；bll、将距离和台球的直径比较，如果距离小于台球直径，则此台球在当前台球改变方 向前的运动轨迹上；bl2、判断此台球在下一帧是否有运动方向的改变；bl3、有改变，则此台球为碰撞台球，当前帧即为碰撞帧，给出碰撞台球在碰撞帧时的坐标；bl4、获取当前台球在碰撞点的坐标，即将所述当前台球当前帧坐标点与该坐标点特征 值中的斜率构成直线A，由直线A得到经过碰撞球坐标垂直于直线A的垂线B，获取直线A 和垂线B的交点坐标，由交点坐标和碰撞台球在碰撞帧时的坐标在直线A上获得一个新的 紧贴碰撞球的虚拟台球坐标点，确定此新的坐标点为当前台球碰撞点坐标； 所述判断当前帧当前球是否与台面边库有碰撞是 b2、判断连续两帧当前球的运动轨迹的方向是不是有改变； b21、如果发生改变，则当前台球碰撞边库，当前帧就是碰撞帧； b22、判断当前台球连续两帧特征值中的夹角差绝对值是否大于修正当前台球的运动 轨迹坐标的临界阈值？是，则获取当前台球碰撞点坐标即由特征值中当前台球当前帧坐 标的斜率和下一帧坐标的斜率，分别获取经过当前帧坐标点的直线方程和经过下一帧坐标 点的直线方程，获取两条直线的交点坐标，确定此交点坐标即为碰撞点坐标。所述修正当前台球的运动轨迹坐标的临界阈值是20。所述进一步包括有 确定母球从起始帧坐标到碰撞帧坐标的距离；即确定台面所有球中第一个运动的球是母球，被母球击打的台球确定为是母球的第一个碰撞球，从而获取母球从起始帧坐标到碰 撞帧坐标的距离。所述进一步包括有 确定落袋球或出界球，即根据台球中各球的运动轨迹，对于最后一帧坐标为零的球确定为落袋球或出界球，具体步骤是gl、确定当前台球在最后一帧图像中的坐标为零；g2、从最后一帧开始往第一帧方向寻找坐标值不为零的最近一帧，给出当前球在该帧 的坐标值；g3、所述该帧的坐标值和6个袋口两端的坐标分别构成两条直线，所述两条直线与X轴 分别形成夹角anglel和夹角angle2，计算当前台球的运动轨迹直线与X轴的夹角angle ； g4、如果夹角angle处于6个袋口中其中一个袋口的夹角anglel和夹角angle2之间， 则确定这个袋口为落袋球的落袋袋口，此颗台球为落袋球，否则此颗台球为出界球。本专利技术的有益效果是根据相邻帧离散的台球位置，实时描绘出台球运动的完整 运动轨迹；根据球的运动轨迹分析碰撞关系，给出比赛中更关注的一些数据，为帮助运动员 分析击球方向、力度，帮助运动员提高运动水平提供了准确的数据包括运动员击球后的 第一个碰撞球，落袋球和袋口位置，出界球，运动员的击球距离。并且基于上述数据实现了 计算机自动辅助裁判计分和自动数据统计，辅助裁判员计分。下面结合附图和实施例对本专利技术作详细描述。附图说明图1为本专利技术步骤流程图2为本专利技术台球与台球碰撞，当前台球碰撞点坐标修正示意图； 图3为本专利技术台球与边库碰撞，当前台球碰撞点坐标修正示意图； 图4为本专利技术台球落袋判别示意图5为本专利技术未修正碰撞点时，当前球坐标的运动轨迹示意图； 图6为本专利技术修正碰撞点后，当前球坐标的运动轨迹示意图。具体实施例方式实施例一种实施例，参见图1至 图6，该方法基于一个计算机辅助裁判系统，所述系统包括摄像头、斯诺克台球桌、视频采集 器以及计算机；所述摄像头安装于斯诺克台球桌台面中心的上方，摄像头最大视角含盖台球 桌台面，摄像头的视频输出连接至视频采集器，视频采集器连接至计算机，系统根据输入的摄 像头像素和台球桌尺寸数据，将台球桌台面转化为一个已知的平面坐标系，根据斯诺克台球 的规则，运动员先击打红球，如果红球落袋，则击打彩球，否则，则换下一个运动员打球。如果 台面上没有红球，则按照黄、绿、棕、蓝、粉、黑的顺序击打彩球，坐标系的建立如图4所示，0点 为坐标原点(0，0)，X轴为台球桌台面1边库长边1-1、Y轴为台球桌台面边库短边1-2。所述一种，包括获取 一杆斯诺克台球运动的连续帧图像，确定各帧图像中各台球的台面平面坐标位置；其中，台 球桌台面边库长边为X轴、短边为Y轴，台球坐标是台球圆心点坐标；按照每帧图像中各台 球的平面坐标，获取各个台球运动轨迹；由于采集的是离散的图像序列，球和球的碰撞点、 球和边库的碰撞点经常采集不到，因而台球的运动轨迹在碰撞点时刻表现不出来，所以要 修正碰撞点的坐标，把运动轨迹补充完整，除了碰撞点以外的运动轨迹不需要修正；因此所述获取各个台球运动轨迹中对台球碰撞关系和运动轨迹的获取包括a、确定各帧图像中各个台球的坐标位置点的特征值，所述特征值包括各个台球当前 帧坐标点与前一帧坐标点构成的直线针对X轴的斜率、两坐标点的X坐标之间的差值、Y坐 标之间的差值本文档来自技高网...

【技术保护点】
在斯诺克运动中获取台球碰撞关系和完整运动轨迹的方法，包括：获取一杆斯诺克台球运动的连续帧图像，确定各帧图像中各台球的台面平面坐标位置；其中，台球桌台面边库长边为Ｘ轴、短边为Ｙ轴，台球坐标是台球圆心点坐标；按照每帧图像中各台球的平面坐标，获取各个台球运动轨迹；其特征在于，在所述获取各个台球运动轨迹中对台球碰撞点的运动轨迹进行修正，所述修正的步骤包括：ａ、确定各帧图像中各个台球的坐标位置点的特征值，所述特征值包括：各个台球当前帧坐标点与前一帧坐标点构成的直线针对Ｘ轴的斜率、两坐标点的Ｘ坐标之间的差值、Ｙ坐标之间的差值、两坐标点的直线距离、直线与Ｘ轴正方向的夹角；ｂ、在连续帧中，依据各个台球的运动轨迹位置坐标的变化，判断当前帧当前球的运动轨迹方向是不是有改变，如果有改变，首先判断当前帧当前球是否与其它台球有碰撞，如有碰撞确定碰撞点、修正当前台球在碰撞点的坐标；如无碰撞，判断当前帧当前球是否与台面边库有碰撞，如有碰撞确定碰撞点、修正当前台球在碰撞点的坐标；所述判断当前帧当前球是否与其它台球有碰撞是：ｂ１、如果当前帧当前台球的运动轨迹方向发生改变，判断其他台球到当前台球改变方向前坐标的运动轨迹直线的距离；ｂ１１、将距离和台球的直径比较，如果距离小于台球直径，则此台球在当前台球改变方向前的运动轨迹上；　ｂ１２、判断此台球在下一帧是否有运动方向的改变；ｂ１３、有改变，则此台球为碰撞台球，当前帧即为碰撞帧，给出碰撞台球在碰撞帧时的坐标；ｂ１４、获取当前台球在碰撞点的坐标，即将所述当前台球当前帧坐标点与该坐标点特征值中的斜率构成直线Ａ，由直线Ａ得到经过碰撞球坐标垂直于直线Ａ的垂线Ｂ，获取直线Ａ和垂线Ｂ的交点坐标，由交点坐标和碰撞台球在碰撞帧时的坐标在直线Ａ上获得一个新的紧贴碰撞球的虚拟台球坐标点，确定此新的坐标点为当前台球碰撞点坐标；　所述判断当前帧当前球是否与台面边库有碰撞是：ｂ２、判断连续两帧当前球的运动轨迹的方向是不是有改变；　ｂ２１、如果发生改变，则当前台球碰撞边库，当前帧就是碰撞帧；ｂ２２、判断当前台球连续两帧特征值中的夹角差绝对值是否大于修正当前台球的运动轨迹坐标的临界阈值？是，则获取当前台球碰撞点坐标：即由特征值中当前台球当前帧坐标的斜率和下一帧坐标的斜率，分别获取经过当前帧坐标点的直线方程和经过下一帧坐标点的直线方程，获取两条直线的交点坐标，确定此交点坐标即为碰撞点坐标。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：毋立芳，程照辉，涂玲，刘健，刘铮，孙京，刘宪章，
申请(专利权)人：刘铮，北京工业大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]