[發(fā)明專利]一種基于紅外感應(yīng)的乒乓球定位方法及系統(tǒng)

在審

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• 申請日: 2017-11-03
• 公開（公告）號: CN107930045A
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 嚴軍榮;盧玉龍;陳彥琦
• 申請（專利權(quán)）人: 杭州乾博科技有限公司
• 主分類號: A63B67/04
• 分類號: A63B67/04;A63B71/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于智能乒乓球運動技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于紅外感應(yīng)的乒乓球定位方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

目前對乒乓球運動定位的方案主要有兩類，一種是計算機視覺分析方法，一種是信號觸發(fā)判斷方法。

計算機視覺分析方法主要通過多臺高速高清攝像機實時采集乒乓球運動時的錄像，對錄像中的每個圖像進行目標識別和空間定位后形成數(shù)據(jù)，再通過濾波和跟蹤計算乒乓球的位置，該方法的缺點是計算復雜度高。

信號觸發(fā)判斷方法是通過安裝在乒乓球臺和球網(wǎng)的壓電傳感器獲取因受到乒乓球撞擊而產(chǎn)生的震動信號，比較多個震動信號的強度和產(chǎn)生時間，從而計算出乒乓球的撞擊位置和大致的運動軌跡，該方案的缺點是不能定位乒乓球在空中的位置。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是基于物聯(lián)網(wǎng)的乒乓球運動系統(tǒng)不能簡單有效地計算處于運動狀態(tài)的乒乓球的實時位置的問題，提出一種基于紅外感應(yīng)的乒乓球定位方法及系統(tǒng)。

紅外感應(yīng)定位是指部署的紅外感應(yīng)裝置定時發(fā)射紅外線，當有物體進入紅外線覆蓋范圍后，紅外感應(yīng)器可以接收到該物體反射的紅外線，最終實現(xiàn)對物體的定位。本發(fā)明基于紅外感應(yīng)定位的乒乓球運動系統(tǒng)，如圖1所示，乒乓球桌上方部署紅外感應(yīng)器陣列。

本發(fā)明的基于紅外感應(yīng)的乒乓球定位系統(tǒng)，包括建立空間位置區(qū)域坐標系模塊、獲取紅外感應(yīng)數(shù)據(jù)模塊、計算乒乓球的水平區(qū)域坐標值模塊、計算乒乓球的垂直坐標值模塊。

建立空間位置區(qū)域坐標系模塊：乒乓球桌上方的紅外傳感器數(shù)量記為M，M是正整數(shù)，把M個紅外傳感器按某種順序(例如從左到右)編號為x_i，1≤i≤M；建立由水平區(qū)域坐標v和垂直坐標h組成的用于表示乒乓球?qū)崟r空間位置的區(qū)域坐標系，記為(v,h)；水平區(qū)域坐標v的值為某個紅外傳感器的編號，當M足夠大時，每個水平空間區(qū)域可以近似為一個位置點；垂直坐標h的值為乒乓球與紅外感應(yīng)陣列的垂直距離。

獲取紅外感應(yīng)數(shù)據(jù)模塊：紅外傳感陣列按照事先設(shè)置的采樣時間間隔T發(fā)送和接收紅外線，獲得電壓數(shù)據(jù)以及紅外線發(fā)送與接收時刻的差值，把所獲得的數(shù)據(jù)發(fā)送至服務(wù)器；服務(wù)器獲取同一采樣時刻的M個電壓數(shù)據(jù)構(gòu)成一個1×M的矩陣U，與矩陣U中元素對應(yīng)的紅外線發(fā)送與接收時刻的差值記為t_i，1≤i≤M。

計算乒乓球的水平區(qū)域坐標值模塊：紅外傳感陣列發(fā)射的紅外線被大小不同的物體遮擋后會產(chǎn)生不同的電壓。事先設(shè)置乒乓球遮擋紅外線產(chǎn)生的電壓閾值X和Y。當矩陣U中有且只有1個電壓數(shù)據(jù)在X與Y之間時，則判定乒乓球在紅外感應(yīng)區(qū)域內(nèi)，記錄該電壓數(shù)據(jù)在矩陣U中的列號為m，以該電壓數(shù)據(jù)對應(yīng)的紅外傳感器編號為水平區(qū)域坐標v的值，進入計算乒乓球的垂直坐標值模塊；否則判定乒乓球不在紅外感應(yīng)區(qū)域內(nèi)，返回獲取紅外感應(yīng)數(shù)據(jù)模塊。

計算乒乓球的垂直坐標值模塊：調(diào)取矩陣U中列號為m的元素對應(yīng)的紅外線發(fā)送與接收時刻的差值，記為t，計算乒乓球與紅外感應(yīng)器陣列的距離h＝(S·t)/2，其中S是紅外線的傳播速度；返回獲取紅外感應(yīng)數(shù)據(jù)模塊。

基于紅外感應(yīng)的乒乓球定位系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖如圖2所示。

本發(fā)明的基于紅外感應(yīng)的乒乓球定位方法按以下步驟：

步驟1、建立空間位置區(qū)域坐標系及設(shè)置參數(shù)。

乒乓球桌上方的紅外傳感器數(shù)量記為M，M是正整數(shù)，把M個紅外傳感器按某種順序(例如從左到右)編號為x_i，1≤i≤M；建立由水平區(qū)域坐標v和垂直坐標h組成的用于表示乒乓球?qū)崟r空間位置的區(qū)域坐標系，記為(v,h)；水平區(qū)域坐標v的值為某個紅外傳感器的編號，當M足夠大時，每個水平空間區(qū)域可以近似為一個位置點；垂直坐標h的值為乒乓球與紅外感應(yīng)陣列的垂直距離。設(shè)置采樣時間間隔T，采樣時間間隔T小于乒乓球兩次撞擊球桌的平均時間間隔(根據(jù)歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計獲得)。設(shè)置乒乓球遮擋紅外線產(chǎn)生的電壓閾值X和Y。

步驟2、獲取紅外感應(yīng)數(shù)據(jù)。

紅外傳感陣列按照采樣時間間隔T發(fā)送和接收紅外線，獲得電壓數(shù)據(jù)以及紅外線發(fā)送與接收時刻的差值，把所獲得的數(shù)據(jù)發(fā)送至服務(wù)器；服務(wù)器獲取同一采樣時刻的M個電壓數(shù)據(jù)構(gòu)成一個1×M的矩陣U，與矩陣U中元素對應(yīng)的紅外線發(fā)送與接收時刻的差值記為t_i，1≤i≤M。

步驟3、計算乒乓球的水平區(qū)域坐標值。