[發明專利]乒乓球比賽視覺支持和比賽分析系統與系統運行方法

有效

• 申請號: 201010152129.6
• 申請日: 2010-04-20
• 公開（公告）號: CN101833232A
• 公開（公告）日: 2010-09-15
• 發明（設計）人: 賈芳;章逸豐;熊蓉;褚健
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G03B39/00
• 分類號: G03B39/00;G03B15/16;G06T7/20;G06T5/00
• 代理公司: 杭州中成專利事務所有限公司 33212
• 代理人: 盛輝地

技術領域

本發明涉及一種乒乓球比賽視覺支持和比賽分析系統，用于乒乓球比賽或訓練中的乒乓球飛行軌跡的實時檢測、定位、跟蹤、運動軌跡預測和處理，以及對乒乓球的運動軌跡和乒乓球落點信息進行的三維虛擬場景實時顯示和歷史記錄回放。

背景技術

“鷹眼”系統應用于網球賽事的裁判和仿真演示已經有六七年的歷史，在網球轉播中得到了廣泛的推廣，對網球運動的研究和網球比賽的公正性起到了非常積極的作用。“鷹眼”系統的正式名稱為“即時回放系統”，該系統由8個或者10個高速攝像頭、四臺電腦和大屏幕組成。“鷹眼”系統所采集得到的圖像數據量非常龐大，計算相當復雜，它從數據采集到結果演示整個過程所耗用的時間在10秒左右，不具備強實時性。在正式比賽中，保證比賽的流暢和連續對比賽的公正性和觀賞性有非常重要的意義，“鷹眼”只能作為比賽裁判的輔助手段，球員每局比賽挑戰鷹眼的次數也是有限制的。因此目前“鷹眼”系統更多的只能是用于電視轉播的事后處理，而不能做到在線判斷。而且該系統造價成本很高，在中小比賽場合并不適合推廣，也不適用于一般的體育輔助訓練。國內也有研究機構提出了基于較少攝像頭(2臺)的小型鷹眼系統，但是系統的實時性問題仍沒有解決。

在乒乓球運動中，引入“鷹眼”系統來進行輔助裁判和輔助訓練，對此，200910095291.6專利申請公開了精確測量和預測乒乓球軌跡系統與系統運行方法，可以精確測量、預測和三維虛擬重現高速飛行乒乓球軌跡的實時處理系統。

該系統主要針對乒乓球圖像采集的實時性，在極短的時間內完成計算，準確的識別、定位和跟蹤高速運動的乒乓球飛行軌跡。乒乓球行程很短，在高速運動(3-5m/s)時整個有效行程僅持續0.5s左右，使得準確檢測和識別乒乓球任務非常困難。而且由于乒乓球相對輕薄，其飛行軌跡更多地受到了乒乓球自旋轉、空氣溫度、濕度條件以及現場通風等諸多因素的影響，很難建立一個通用的運動模型，因此給乒乓球運動軌跡生成和預測帶來了很大的困難。因而，在乒乓球的從圖像中識別出來，建立的模型很難保證預測的精度。對于初速度的偏差反應及其敏感，從而致使整個系統預測定位和軌跡處理精度到達瓶頸。

其次，該系統根據場地和環境的需要架設多個攝像機進行觀測，著眼于數據采集，在實際比賽和訓練中，可操作性不強；對于裁判員和教練員所關心的比分信息、軌跡重播、落點顯示及其分布概率、各個運動員的運動特征值提取仍然沒有建立一個完整的支持體系。

因此，給乒乓球視覺系統的實際操作很大的困難。其中最為關鍵的問題在于在保證實時性的前提下，需要系統能夠對乒乓球的識別誤差留下一定的裕度；和一個完善并且友好的裁判(教練)員操作體系。

發明內容

本發明的目的是針對200910095291.6專利存在問題的改進，提供一個完善并且友好的裁判(教練)員操作體系的乒乓球比賽視覺支持和比賽分析系統。用于乒乓球比賽或訓練中的乒乓球飛行軌跡的實時檢測、定位、跟蹤、運動軌跡預測和處理，對乒乓球的運動軌跡和乒乓球落點信息進行的三維虛擬場景實時顯示和歷史記錄回放，以及對乒乓球飛行軌跡歷史數據的分析和統計。

本發明旨在建立一個訓練輔助系統，目標是：在平時的常規訓練中，能夠通過數據采集和分析，幫助教練員歸納出運動員的打球風格(包括習慣性發球方式，旋轉速度及方向，出球方向概率，輸球特征歸納，落點統計等等)；在比賽的過程中，輔助裁判進行判決，能夠方便的轉播重放特定的軌跡，并記錄存儲相關數據用以賽后分析。

為達到上述發明目的，本發明提供了一種利用多個攝像機的高速實時乒乓球定位、軌跡生成和預測的方法與系統。應用攝像機采圖，能夠對乒乓球運動進行實時跟蹤和軌跡記錄，實現上述的多重功能。