[发明专利]用于监视运动场地中的对象的系统和方法

说明书

系统使用相机、深度传感器和处理模块随着时间的推移跟踪运动场地中的运动对象。处理模块接收来自相机的图像帧和来自深度传感器的深度数据。处理模块分析深度数据以识别哪些像素处于足够大的平面中以指示所识别的像素对应于运动场地的运动表面。处理模块然后确定重力在与所识别的平面垂直的方向上。通过查找图像内的重力方向，可以大大简化基于运动场地内的运动对象的轨迹来计算表现参数的算法，由此减少与计算表现参数相关联的处理负担并用较少的测量轨迹点提供更准确的轨迹估算。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2015年10月5日提交的题为“Systems and Methods forMonitoring Objects in Athletic Playing Spaces”的美国专利申请第14/874,555号的优先权，该申请通过引用并入本文。

背景技术

一般而言，可能需要在体育事件期间监测运动员以便提供对运动员表现的评估。作为示例，已经开发了一些系统，其通过测量指示运动员表现的参数并提供指示所测量的参数的反馈来帮助训练运动员更好地或更一致地表现，从而可以告知运动员他或她在体育事件期间的表现如何。

这些类型的系统中的许多类型在当对象在运动场地内自由飞行期间跟踪对象的轨迹。作为例子，在篮球训练系统中，可以测量在篮球投篮期间沿着篮球的轨迹朝向篮筐的多个点处的篮球的位置并且使用这些来计算指示篮球投篮的质量或运动员的表现的各种参数。例如，可以计算或以其他方式确定出球角度、出球高度、最大投球高度、速度、命中/未命中状态(即球是否穿过篮筐)或进入篮筐的角度并将其用于向投手提供表现反馈。类似地，在其他运动中可以跟踪其他类型的自由飞行中的对象，例如高尔夫球、足球、美式足球、棒球、网球、排球和冰球。

在一些情况下，使用深度传感器来帮助跟踪运动场地内的对象。作为示例，相机可以用于捕获在运动场地内移动的对象的一系列二维(2D)图像，并且深度传感器可以用于估计每个捕获的图像帧中的对象的深度，从而允许估计对象在三维(3D)坐标系内的位置。基于对象的三维坐标，可以估计通过运动场地的轨迹，从而允许计算各种表现参数。

对于自由飞行中的对象，重力对对象的轨迹有显著的影响。事实上，如果已知重力方向，则可以大大简化计算对象轨迹和相关表现参数的算法。然而，许多采用现成深度传感器的传感器所使用的坐标系与重力无关。也就是说，设备能够使用深度传感器跟踪通过3D空间的对象，但设备坐标系内的重力方向是未知的。

为了促进用于计算轨迹信息和表现参数的算法，由常规深度传感器使用其中重力方向未知的坐标系测量的数据可以被转换成相对于新坐标系的格式，在新坐标系中重力的方向已知的。作为例子，可以定义新坐标系，使得坐标系的轴线与重力方向平行。

然而，为了执行这样的转换，必须确定重力方向，并且这通常通过涉及手动输入的校准过程来实现。然而，这样的过程可能是耗时且繁琐的。另外，传感器有可能失去校准，例如当被对象撞击时导致传感器不可预测的运动。通常，传感器能够自动找到重力方向是可取的，从而可以避免手动校准过程。不幸的是，许多可用于相对于重力自动校准传感器坐标系的常规校准过程不可靠或不精确，从而不利地影响基于校准后坐标系的测量的质量。此外，许多这样的校准过程是处理密集型的，由此限制了可以执行校准的次数。

附图说明

本专利或申请文件包含按颜色执行的至少一个图。本专利或专利申请出版物的彩色图纸副本将由办公室应要求并支付了必要的费用而提供。

参照以下附图可以更好地理解本公开。附图的元素不一定相对于彼此按比例绘制，而是将重点放在清楚地示出本公开的原理上。此外，在若干个视图中，相同的附图标记表示相应的部分。

图1是示出用于监测运动场地中的对象的示例性系统的框图；

图2是示出例如由图1描绘的示范性处理模块的框图；

图3示出了示例性的感测系统，例如图1所描绘的，安装在篮球架上方的杆上；