[發明專利]蹦床沖擊球檢測方法

有效

• 申請號: 201410049799.3
• 申請日: 2014-02-13
• 公開（公告）號: CN103776604A
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發明（設計）人: 吳興華;馬立修;孫亞燦;孫夢顏;曹立軍;萬隆
• 申請（專利權）人: 山東理工大學
• 主分類號: G01M5/00
• 分類號: G01M5/00;G01B11/03;G01B11/22
• 代理公司: 淄博佳和專利代理事務所 37223
• 代理人: 張雯

技術領域

蹦床沖擊球檢測方法，屬于蹦床檢測技術領域，具體涉及一種檢測沖擊球自由落體沖擊蹦床后回彈高度以及橫向、縱向偏移量的方法。?

背景技術

為使所有蹦床運動員有公平競爭的機會，必須要控制蹦床的性能和盡量縮小競賽與訓練設備之間的差別，國際田聯要求對蹦床進行檢測，檢測方法是利用沖擊球在規定高度自由落體后沖擊蹦床，利用攝像機記錄沖擊球回彈高度以及橫向、縱向的偏移量。目前常用的檢測方法是在直接線性轉換方法，這種方法需要預先標定攝像機，通過兩臺以上的攝像機可以實現空間三維坐標的重構，實現沖擊球的檢測。直接線性轉換方法標定過程較為復雜，需要至少6個控制點，一般需要大于16個控制點才能較為準確的標定攝像機的參數，且在標定過程中易引入標定誤差，相機的參數也容易隨時間、運輸過程、體育場館內安裝過程改變，導致沖擊球測量的不準確。?

發明內容

本發明要解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提供一種不需要預先標定攝像機，對攝像機的性能和安裝精度需求較低、檢測方便、測量結果準確的蹦床沖擊球檢測方法。?

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：該蹦床沖擊球檢測方法，其特征在于：包括蹦床、沖擊球、攝像機固定桿、第一攝像機、第二攝像機和第三攝像機，攝像機固定桿豎直固定在蹦床右側，并且位于沖擊球釋放位置的水平右方向即X軸上，第一攝像機、第二攝像機與第三攝像機高度可調的固定在攝像機固定桿上，第一攝像機、第二攝像機與第三攝像機的像素均為1280×960，幀頻大于等于100Hz，快門速度小于等于1/500s，第一攝像機與第二攝像機連接有攝像機控制器；?

具體檢測步驟如下：

步驟1，調整三臺攝像機的位置，使沖擊球回彈后最高點位于第一攝像機與第二攝像機之間，使蹦床下陷的最深點位于第三攝像機的拍攝視場角范圍內；

步驟2，從相同位置釋放沖擊球，沖擊球自由落體，攝像機控制器輸出脈沖信號，控制第一攝像機與第二攝像機同時采集一副圖像，第三攝像機獨立連續拍攝，將第一攝像機、第二攝像機和第三攝像機拍攝的圖像通過圖像采集卡存入PC機；

步驟3，將所拍攝的彩色圖像轉灰度圖像；

步驟4，將灰度圖像轉換為二值圖像，像素值為0的像素代表圖像的背景像素，像素值為1的像素代表沖擊球像素，分別計算第一攝像機與第二攝像機的圖像中像素值為1的所有像素在豎向Y軸和縱向Z軸的坐標平均值，分別得到第一攝像機與第二攝像機拍攝圖像中沖擊球的重心時間序列，選取Y軸坐標最大值的圖像計算沖擊球重心相對于第一攝像機圖像中心點在Y軸的像素差值NUMY1以及在Z軸的像素差值NUMZ1，計算沖擊球重心相對于第二攝像機圖像中心點在Y軸的像素差值NUMY2；同時得到第三攝像機的圖像中蹦床網面最低點的Y軸坐標時間序列，選取Y軸坐標最大值的圖像計算蹦床網面最低點相對于第三攝像機圖像中心點在Y軸的像素差值NUMY3；

步驟5，利用公式①計算攝像機的空間分辨率C，第一攝像機的空間分辨率為C1、第二攝像機的空間分辨率為C以及第三攝像機的空間分辨率為C3，

C=?2×X×tan?/B???????????????????????????????????????????????①

其中X為攝像機與待采集圖像點的X軸距離，待采集圖像點是指第一攝像機與第二攝像機與沖擊球的距離，第三攝像機與蹦床網面下陷最深點的距離，α為攝像機的視場角，B為攝像機的豎向像素點數；

步驟6，利用公式②～④計算沖擊球與第一攝像機的高度差Y1，與第二攝像機的高度差為Y2以及沖擊球的X軸坐標X1，

Y1=C1×NUMY1=2×X1×tan×NUMY1?????????????????????②

Y2=?C2×NUMY2=2×X1×tan×NUMY2????????????????????③

Y1+Y2=ΔF??????????????????????????????????????????????????????????④

其中為第一攝像機的視場角，為第二攝像機的視場角，為第一攝像機的豎向像素點數，為第二攝像機的豎向像素點數，ΔF為第一攝像機與第二攝像機的已知豎向間距，50mm≤ΔF≤200mm；?Y1、Y2和X1為未知數，通過公式②～④三個公式可以求解出這三個未知數；

步驟7，利用公式⑤計算沖擊球的縱向坐標Z1，

Z1=C1×NUMZ1??????????????????????????????????????????????????⑤；