[发明专利]一种网球比赛专用定位捡球系统及其方法

说明书

本发明提供了一种网球比赛专用定位捡球系统及其方法，包括：设置在网球场的多个已编号深度相机采集现场图像，所有相机的拍摄视野能覆盖整个球场；用采集的图像数据集训练YOLOv5网络；调用训练好的YOLOv5网络对赛场实时图像进行检测，识别图像中出现的网球、人、网球拍、捡球机器人；输出识别物体的瞬时坐标和时刻，调用相机的外参矩阵，将物体坐标转换到世界坐标系；数据处理得到网球的特征数据，调用卡尔曼滤算法跟踪网球；检测网球状态,选择最适合的机器人捡球；利用三角定位算法得到机器人瞬时坐标；利用A*算法和动态窗口算法对捡球机器人进行路径规划，使得机器人无限靠近网球，调整位姿直到捡球成功。旨在实现代替球童捡球，减轻球童负担。

技术领域

本发明涉及竞技体育服务技术领域，具体涉及一种网球比赛专用定位捡球系统及其方法。

背景技术

网球是一种优雅而激烈的运动，在世界范围内有着非常高的关注度，每年的四大满贯赛事吸引了全球数亿人次的观看，因此网球被称为仅次于足球的世界上第二大球类运动。在大型公开的网球比赛中可以看到，为了不耽误比赛节奏，会专门邀请身体素质符合条件的志愿者做球童为比赛提供捡球服务，这些球童都必须通过选拔和测试的，因为需要在四个半小时内捡400多个球，除了健身和耐力外，集中注意力和保持警觉的能力也是必不可少的，这对球童的要求是很高的，且捡球的过程球童需要从静止状态立刻加速到很高的速度完成捡球作业，从体育健身上讲是非常不利于健康的运动方式。

现有技术中的网球捡球机及其捡球方法多适用于训练场地使用，能够识别地面散落的网球，对网球的收集是不特定的，按照算法随机捡球，而不是特定先捡哪个球，再捡哪个球，但是对于严肃紧张的比赛现场而言，没办法做到针对特定的球进行及时的捡取，不能够有效的配合赛事的进行。

有鉴于此，提出本申请。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种网球比赛专用定位捡球系统及其方法，能够有效解决现有技术的捡球方案无法做到在比赛过程中针对特定的球进行及时的捡取，从而让捡球机器人能够服务赛事进行。

本发明公开了一种网球比赛专用定位捡球方法,包括：

获取设置在比赛场地内的多个已编号深度相机采集的现场图像，所述多个深度相机的拍摄视野能够覆盖整个比赛场地；

调用采集的网球场比赛相关的图像的数据集训练YOLOv5模型，其中，所述图像数据集包含各种光线下球场各种位置有网球和没有网球的图像，以及网球场中捡球机器人、球场中出现的人、网球拍的图像，并且对图像数据集中的网球、网球拍、捡球机器人、球场中的人进行标注，用YOLOv5模型训练，便于YOLOv5网络实时识别图像中出现的网球、网球拍、捡球机器人、球场中的人；

调用训练好的YOLOv5网络对每一所述现场采集的图像进行检测，以识别出图像中的网球、人、网球拍、捡球机器人；

通过深度相机对识别出的含有目标物体的图像的解析，得到目标物体相对于已编号深度相机坐标系的三维坐标，调用调试好的深度相机的外参矩阵将生成的物体的实时三维坐标转换到世界坐标系下，以实现比赛中对网球的世界坐标系下的定位，便于后续的数据分析；

对收集的网球世界坐标系的瞬时三维坐标信息进行数据处理，得出网球特征数据，通过调用卡尔曼滤波算法对网球进行跟踪，如果是相邻2个深度相机在视野重叠范围内识别出同一个网球的位置信息，以编号在前的深度相机采集的数据信息作为分析数据来源处理，避免重复的数据分析处理，其中，所述网球特征数据包括网球瞬时时刻的位置坐标、速度、加速度、以及对应识别网球的深度相机的编号；