[發明專利]乒乓球旋轉角度獲取方法、獲取裝置及存儲介質

有效

• 申請號: 201911288506.6
• 申請日: 2019-12-16
• 公開（公告）號: CN110941795B
• 公開（公告）日: 2023-05-12
• 發明（設計）人: 楊躒;張文;張海波;許楠;賀琪欲;劉福川
• 申請（專利權）人: 上海創屹科技有限公司
• 主分類號: G06F17/16
• 分類號: G06F17/16;G01B11/26;G01C21/10
• 代理公司: 北京科石知識產權代理有限公司 11595
• 代理人: 李艷霞

本申請提供了一種乒乓球旋轉角速度獲取方法、獲取裝置及存儲介質，獲取方法包括以下步驟：獲取乒乓球在空中自由飛行時預設時間段內的飛行軌跡；根據乒乓球在空中自由飛行時預設時間段內的飛行軌跡，采用遞歸最小二乘法獲取乒乓球在預設時間段內各時刻的線速度和加速度；根據乒乓球在空中自由飛行的運動模型以及乒乓球在預設時間段內各時刻的線速度和加速度，計算得到在預設時間段內各時刻的馬格努斯力的單位向量；基于隨機采樣一致算法和預設時間段內各時刻的馬格努斯力的單位向量得到乒乓球的旋轉角速度。本申請獲取乒乓球軌跡的位置信息后無需額外設備檢測其他信息，僅通過乒乓球的飛行軌跡就能夠完成較為準確的乒乓球旋轉角速度估計。

技術領域

本申請屬于乒乓球技術領域，具體涉及一種乒乓球旋轉角速度獲取方法、獲取裝置及存儲介質。

背景技術

旋轉是乒乓球運動的精髓，對于乒乓球機器人、乒乓球回放和技戰術分析系統等應用場合而言，乒乓球旋轉角速度的獲取十分重要。如果無法準確獲取來球的旋轉角速度，則乒乓球機器人無法將乒乓球擊打至對方臺面。乒乓球機器人接上旋球，乒乓球可能出臺；接下旋球乒乓球可能下網。因此亟需一種能夠獲取乒乓球旋轉角速度的方法。

現階段獲取乒乓球旋轉角速度的方法主要有以下三種：

通過測量乒乓球機器人的對手運動員的手臂肌電信號，識別八種弧旋球動作。該方法需要運動員穿戴肌電信號檢測裝置，并保證檢測電極與對應的肌肉區域貼合，不利于運動員做動作，更不適用于乒乓球比賽場合的乒乓球回放和技戰術分析系統；而且擊打之后乒乓球的角速度是由擊打之前乒乓球的角速度和運動員擊打動作共同決定的，僅通過檢測運動員的動作去對乒乓球的旋轉角速度進行估計，這樣的估計誤差較大。

利用兩自由度云臺上的長焦相機跟蹤乒乓球，并觀測乒乓球上的商標對乒乓球的三維姿態，從而獲得乒乓球的實時旋轉情況。該方法采用的觀測系統復雜，需要同步短焦雙目相機，控制兩自由度云臺去跟蹤乒乓球，這對短焦雙目相機識別乒乓球的精度和云臺的響應速度要求較高；另外，商標可能一直處于乒乓球的背光面，長焦相機無法觀測到乒乓球商標的情形，也就無法獲取乒乓球的旋轉信息。

通過視覺系統捕捉乒乓球的飛行軌跡，并利用乒乓球在空中飛行的動力學模型完成乒乓球自旋角速度的估計。該方法采用三次多項式擬合飛行軌跡的方式獲得各軌跡點的速度、加速度和加加速度，三次多項式軌跡并不能表示乒乓球的真實飛行軌跡，因此對時間的連續求導將會放大誤差，也就是擬合獲取的加速度和加加速度不能真實地反映乒乓球的加速度和加加速度，從而將會對乒乓球的自旋角速度的估計產生較大誤差。

發明內容

為至少在一定程度上克服相關技術中存在的問題，本申請提供了一種乒乓球旋轉角速度獲取方法、獲取裝置及存儲介質。

根據本申請實施例的第一方面，本申請提供了一種乒乓球旋轉角速度獲取方法，其包括以下步驟：

獲取乒乓球在空中自由飛行時預設時間段內的飛行軌跡；

根據乒乓球在空中自由飛行時預設時間段內的飛行軌跡，采用遞歸最小二乘法獲取乒乓球在預設時間段內各時刻的線速度和加速度；

根據乒乓球在空中自由飛行的運動模型以及乒乓球在預設時間段內各時刻的線速度和加速度，計算得到在預設時間段內各時刻的馬格努斯力的單位向量；

基于隨機采樣一致算法和預設時間段內各時刻的馬格努斯力的單位向量得到乒乓球的旋轉角速度。

上述乒乓球旋轉角速度獲取方法中，所述采用遞歸最小二乘法獲取乒乓球在預設時間段內各時刻的線速度和加速度的過程為：

對遺忘因子λ(0＜λ≤1)、逆矩陣P_i、多項式系數W_i和多項式階數n進行初始化；