[发明专利]面向转播视频的冰壶球运动状态检测方法、系统、计算机设备和存储介质

权利要求书

1.一种面向转播视频的冰壶球运动状态检测方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤1、对转播视频中的冰壶赛道进行语义分割，基于冰壶赛道的尺寸先验信息，计算得出转播视频坐标系与冰壶赛道坐标系之间的坐标转换矩阵，将所述转播视频从斜视视角转换到俯视视角；

步骤2、建立冰壶球目标检测网络，具体包括：

采集冰壶球转播视频，利用步骤1的方法对所述冰壶球转播视频进行转换，通过数据增强方法建立冰壶球目标检测训练数据集；基于所述冰壶球目标检测训练数据集，并利用YOLOX网络建立冰壶球目标检测网络，所述冰壶球目标检测网络的输出为冰壶球检测框；

步骤3、建立冰壶球把柄角度检测模型，具体包括：

基于步骤2中所述冰壶球目标检测网络输出的冰壶球检测框，构建冰壶球检测框数据集；基于所述冰壶球检测框数据集，并利用DeepLabV3+语义分割网络和霍夫变换直线拟合的方法，建立冰壶球把柄角度检测模型，所述冰壶球把柄角度检测模型的输出为冰壶球把柄角度；

步骤4、获取待检测冰壶比赛转播视频，利用步骤1的方法对所述待检测冰壶比赛转播视频进行转换；

利用转换后的待检测冰壶比赛转播视频和所述冰壶球目标检测网络获取待检测冰壶球检测框，根据所述冰壶球检测框获取待检测冰壶球的位置和速度；

步骤5、根据所述待检测冰壶球检测框，并利用所述冰壶球把柄角度检测模型，获取待检测冰壶球把柄角度，根据所述待检测冰壶球把柄角度获取待检测冰壶球的旋转角速度。

2.根据权利要求1所述的一种面向转播视频的冰壶球运动状态检测方法，其特征在于，步骤1具体包括：

步骤1.1、将转播视频中的冰壶赛道进行语义分割图像标注，所述语义分割图像标注包括8类，具体包括：空白赛道、前卫线、蓝环大本营、白环大本营、红环大本营、白圆大本营、记分牌和徽标；

步骤1.2、基于DeepLabV3+语义分割网络分割冰壶赛道，具体为：将转播视频进行空洞卷积和空洞空间金字塔池化，设置的初始学习率，使用指数变换的衰减策略动态调整训练过程中的学习率，并设置目标函数为交点损失函数，基于步骤1.1中的8类图像标注得到转播视频的冰壶赛道图像语义分割结果；

步骤1.3、基于步骤1.2获取的语义分割结果，从转播视频中分割出空白赛道、蓝环大本营、白环大本营，获取空白赛道左边界线和空白赛道右边界线的解析式，以及蓝色圆环的内外轮廓对应椭圆的解析式；

步骤1.4、利用所述空白赛道左边界线和空白赛道右边界线的解析式和所述蓝色圆环的内外轮廓对应椭圆的解析式，并基于冰壶赛道尺寸先验信息计算转播视频坐标系与冰壶赛道坐标系之间的坐标变换矩阵，将所述转播视频从斜视视角变换到俯视视角。

3.根据权利要求2所述的一种面向转播视频的冰壶球运动状态检测方法，其特征在于，

所述损失函数F具体为

其中，y是真实样本，y′是模型给出的预测类别概率，γ为损失因子，α为平衡因子。

4.根据权利要求2或3中的任一项所述的一种面向转播视频的冰壶球运动状态检测方法，其特征在于，步骤1.3，具体包括：

步骤1.3.1、将空白赛道、蓝环大本营、白环大本营对应的像素位置设为1，其他位置为0，分别得到掩膜图像；

步骤1.3.2、如果掩膜图像中一个像素点的8连通域或4连通域内有0像素存在，那么这个像素点就是边界点，得到掩膜图像每一个连通区域的多个轮廓点集，再计算每个轮廓点集对应的面积，选择其中面积最大的那条轮廓作为边缘轮廓；

步骤1.3.3、轮廓线上的每个点在冰壶赛道坐标系下的坐标为(x_i,y_i)，将x_i作为自变量、y_i作为输出进行低通滤波处理，以y_i的原始值和滤波值的差的绝对值作为差值，删除差值超过预设个数的像素的点；

步骤1.3.4、根据滤波之后的轮廓点集，采用最小二乘方法来对轮廓点集进行拟合，得到空白赛道左边界线和空白赛道右边界线的解析式，以及蓝色圆环的内外轮廓对应椭圆的解析式。