[发明专利]使用计算机视觉测量3D属性的系统和方法

权利要求书

1.一种用于测量高尔夫球杆的属性的系统，包括：

单个摄像机，所述单个摄像机被配置为捕获所述高尔夫球杆和多个基准的图像；

固定工具，所述固定工具用于将所述高尔夫球杆相对于所述单个摄像机保持在适当位置；以及

与所述单个摄像机可操作地通信的计算设备，所述计算设备被配置为：

获取与第一图像上的所述多个基准中的每个基准相关联的第一组像素以校准所述单个摄像机的空间分辨率，获取来自所述单个摄像机的第二图像，所述第二图像至少包括高尔夫球杆以及沿着所述高尔夫球杆的预定位置定位的所述多个基准，

将所述第二图像转换为与所述多个基准中的每个基准相关联的第二组像素，

基于所述第一组像素与所述第二组像素之间的比较，生成对应于所述多个基准的点集，所述点集限定所述第二图像中所述多个基准的估计的三维特征，

将所述点集应用于一系列预定函数以生成球杆特性数据，所述球杆特性数据限定所述高尔夫球杆的杆身的中心轴线、与所述高尔夫球杆的杆面平行的平面以及所述平面的法向矢量，以及

基于所述球杆特性数据，输出包括与所述高尔夫球杆相关联的杆面角和杆头角在内的测量结果；

其中所述多个基准中的第一基准沿着所述高尔夫球杆的底部凹槽被限定。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述多个基准包括可从所述高尔夫球杆移除的离散基准。

3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述离散基准包括一组二维快速响应(QR)码。

4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述多个基准包括所述高尔夫球杆的自然预选特征。

5.根据权利要求1所述的系统，其中，校准所述单个摄像机的所述空间分辨率包括：

提供片材，所述多个基准被限定为沿着所述片材的侧面的阵列，将所述片材定位在所述单个摄像机的前面以使所述片材的所述侧面朝向所述单个摄像机的镜头定向，以及

在捕获一个或多个图像时，改变所述片材相对于所述单个摄像机的位置和取向以生成校准数据，

其中，所述校准数据被所述计算设备用来确定对应于所述多个基准的所述点集。

6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述片材用作计算所述单个摄像机的初始姿势的参考。

7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第二组像素是限定整个所述第二图像的像素阵列的一部分，其中所述第二组像素限定针对所述第二图像中的所述多个基准的位置和尺寸，并且进一步限定整数数组。

8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述计算设备基于所述单个摄像机的姿势和所述第二组像素利用递归滤波器来生成所述点集。

9.根据权利要求1所述的系统，其中，所述多个基准的一部分被分配给所述高尔夫球杆的所述杆面，并且所述多个基准的第二部分被分配给所述高尔夫球杆的所述杆身。

10.根据权利要求1所述的系统，其中，预定函数集包括：包括以下函数在内的一系列一个或多个预定线性代数运算：

三维(3D)函数，所述3D函数包括包含代表局部坐标系原点的一组坐标和代表沿着所述高尔夫球杆的预定位置的第二坐标在内的输入，所述3D函数被配置为生成包含代表所述高尔夫球杆的杆身轴线的矢量的第三组坐标在内的输出；

第一函数，所述第一函数对第一函数输入执行叉积运算，所述第一函数输入包括限定所述高尔夫球杆的杆面上的平面的点集，所述第一函数被配置为生成限定所述平面的法向矢量的第一函数输出；

第二函数，所述第二函数包括包含矢量的比率在内的第二函数输入，所述第二函数被配置为生成限定代表所述高尔夫球杆的杆头角的角度的第二函数输出；以及

第三函数，所述第三函数包括包含矢量的比率在内的第三函数输入，所述第三函数被配置为生成限定代表所述高尔夫球杆的杆面角的角度的第三函数输出。