[发明专利]精确测量和预测乒乓球轨迹系统与系统运行方法

摘要

一种精确测量和预测高速飞行乒乓球轨迹的实时处理系统，由两个以上摄像机，控制多摄像机同步采集图像的同步装置，图像数据采集传输装置，主控计算机，视觉软件运行的系统环境，以及外接显示屏构成；该系统可以精确测量和预测高速飞行乒乓球轨迹，具有实时处理功能，应用与自动化控制系统，乒乓球运动员的训练，击球数据分析以及乒乓球比赛自动裁判系统、网络直播和电视转播中。

主权项

1、一种精确测量和预测高速飞行乒乓球轨迹的系统，由两个以上摄像机(1)，控制多摄像机同步进行采集图像的同步装置(2)，图像数据采集传输装置(3)，主控计算机(4)，视觉软件运行的系统环境(5)，以及外接显示屏(6)构成；其特征在于，包括如下组成模块：a)基于自定义特征线摄像机标定模块；b)多摄像机视频同步采集模块；c)基于颜色和轮廓特征的运动目标快速检测与识别跟踪模块；d)运动目标空间定位和轨迹生成、预测模块；e)基于OpenGL的三维虚拟场景重现模块；所述的基于自定义特征线摄像机标定模块：根据自定义的桌面上的线条特征半自动地进行摄像机的精确自标定，给出各个摄像机的内外参数；所述的多摄像机视频同步采集模块：采用一个可以产生多路频率脉冲信号的同步装置(2)连接多个摄像机(1)，主动同步控制多个摄像机同步采集视频图像，并通过数据传输装置(3)将采集到的多路图像数据传送到主控计算机(4)进行处理；所述的基于颜色和轮廓特征的运动目标快速检测与识别跟踪模块：基于颜色和轮廓特征对多摄像机获取的图像数据进行快速目标分割，分析出每幅图像上的乒乓球位置信息，并结合摄像机的自标定结果计算出当前乒乓球的三维空间坐标；所述的运动目标空间定位和轨迹生成、预测模块：建立乒乓球飞行模型的运动学方程，结合当前和历史的乒乓球观测数据进行乒乓球运动状态滤波和运动轨迹平滑，并预测出乒乓球在未来时刻的飞行轨迹；所述的基于OpenGL的三维虚拟场景重现模块；根据上层处理结果在三维虚拟场景中实时显示或者记录回放当时乒乓球比赛，根据用户需求切换任意视角，并输出到显示屏幕上。