[发明专利]一种捕捉球的运动姿态识别方法及其装置

权利要求书

1.一种捕捉球的运动姿态识别方法，所述捕捉球的表面划分成多个子区域，在所述多个子区域内配置有多个分布均匀的反光标记点，以使得任意两个反光标记点之间的距离值分布集中且达到一预设的数值，分布集中的距离值具有一个或多个，所述多个子区域所使用的几何图形的顶点或者非邻边的边中心点处布置有反光标记点；若所使用的几何图形为正六边形或正五边形，则在所述正六边形或所述正五边形的顶点或者非邻边的边中心点处标记出反光标记点，并将所形成的各个反光标记点设定为点集合，所述正六边形或所述正五边形的顶点组成的点集合包括60个反光标记点，所述正六边形或所述正五边形的非邻边的边中心点组成的点集合包括30个反光标记点，所述点集合用于对所述捕捉球进行光学运动捕捉；其特征在于，所述方法包括以下步骤：

获取所述捕捉球在运动空间中所有反光标记点的三维坐标，识别所述捕捉球的多个匹配点，所述匹配点为所述捕捉球上的反光标记点；所述匹配点具有设定的预定数量，当反光标记点分布在所述捕捉球的顶点时，则预定数量设定为20～60中的任一值，当反光标记点分布在所述捕捉球的边中点时，则预定数量设定为10～40中的任一值；

根据所述多个匹配点的三维坐标获取所述捕捉球的球心坐标，具体包括：获取各个匹配点的三维坐标的平均值，得到捕捉球的理论球心坐标；根据所述理论球心坐标，计算所述捕捉球的修正半径和修正球心坐标；获取捕捉球的理论半径，判断所述修正球心坐标和所述理论球心坐标之差是否在预设的误差范围内，以及判断所述捕捉球的修正半径与所述捕捉球的理论半径之差是否在预设的误差范围内；若两个判断结果均为是，则将所述修正球心坐标作为所述捕捉球的球心坐标；根据所述多个匹配点的三维坐标和所述捕捉球的球心坐标得到所述捕捉球在运动空间中的运动姿态信息；

其中，根据所述理论球心坐标，计算所述捕捉球的修正半径和修正球心坐标包括步骤S221-S225：

步骤S221，根据各个匹配点的三维坐标和所述理论球心坐标得到每个匹配点到所述理论球心坐标的距离，取各个匹配点到所述理论球心坐标的距离的平均值，得到所述捕捉球的修正半径；若各个匹配点的三维坐标表示为P1(X1，Y1，Z1)、P2(X2，Y2，Z2)...Pi...Pn(Xn，Yn，Zn)，理论球心坐标表示为Q0(K01，K02，K03)，则得到P1、P2...Pi...Pn到Q0的距离分别为D1、D2...Di...Dn，那么所述修正半径为R1＝(D1+D2+...+Dn)/n；

步骤S222，对于每个匹配点，将该匹配点的三维坐标与所述理论球心坐标做差，得到该匹配点的坐标偏移量；那么各个匹配点的坐标偏移量表示为M1(X1-K01，Y1-K02，Z1-K03)、M2(X2-K01，Y2-K02，Z2-K03)、Mi(Xi-K01，Yi-K02，Zi-K03)...Mn(Xn-K01，Yn-K02，Zn-K03)；

步骤S223，对于每个匹配点，将该匹配点到所述理论球心坐标的距离与一预设半径做差，以得到该匹配点的距离偏移量；所述预设半径为修正半径且等于R1，则各个匹配点的距离偏移量表示为W1＝R1-D1，W2＝R1-D2，…Wi＝R1-Di…，Wn＝R1-Dn；步骤S224，对于每个匹配点，将该匹配点的坐标偏移量和其对应的距离偏移量相乘，得到该匹配点的修正坐标偏移量，取各个匹配点的修正坐标偏移量的平均值，得到所述捕捉球的理论球心坐标的坐标偏移量；若各个匹配点的修正坐标偏移量表示为P1′＝M1*W1，P2′＝M2*W2，...Pi′＝Mi*Wi...，Pn′＝Mn*Wn，则所述捕捉球的理论球心坐标的坐标偏移量表示为C＝(P1′+P2′...Pi′...+PN′)/n；

步骤S225，将所述捕捉球的理论球心坐标与所述理论球心坐标的坐标偏移量做和，得到所述捕捉球的修正球心坐标，且表示为Q1＝Q0+C。

2.如权利要求1所述运动姿态识别方法，其特征在于，所述获取所述捕捉球的运动空间中所有反光标记点的三维坐标，识别所述捕捉球的多个匹配点，包括：

根据所述运动空间中所有反光标记点的二维坐标，得到所有反光标记点的三维坐标，所述运动空间中包括除所述捕捉球之外的其它可识别物；

根据所述所有反光标记点的三维坐标，计算所述所有反光标记点中任意两个反光标记点之间的距离；

当任意两个反光标记点之间的距离等于或接近于获取的距离标准值时，确定该两个反光标记点为所述捕捉球的匹配点，直到识别到所述捕捉球的匹配点达到预定数量为止。