[发明专利]基于机器视觉的球类智能机器人教练和裁判系统

摘要

本发明公开了一种基于机器视觉的球类智能机器人教练和裁判系统,属于机器视觉领域，包括机器视觉子系统、录像子系统、比赛子系统、训练子系统、人机交互子系统、云存储子系统和客户端子系统；本发明能够满足球类比赛中球类轨迹的精准判断，便于比赛裁判，同时数据统计分析和训练水平分析更加方便实用。

主权项

1.一种基于机器视觉的球类智能机器人教练和裁判系统,其特征在于：包括机器视觉子系统(1)、录像子系统(2)、比赛子系统(3)、训练子系统(4)、人机交互子系统(5)、云存储子系统(6)和客户端子系统(7)；所述人机交互子系统(5)分别与所述比赛子系统(3)和训练子系统(4)双向连接；所述比赛子系统(3)分别与机器视觉子系统(1)和录像子系统(2)双向连接；所述训练子系统(4)分别与所述机器视觉子系统(1)和录像子系统(2)双向连接；所述云存储子系统(6)分别与所述比赛子系统(3)、训练子系统(4)和客户端子系统(7)双向连接；所述机器视觉子系统(1)用于捕捉球类运动的连续图像，并计算球类的运动轨迹及标注球类的运动状态，用于提供球类的三维空间位置、速度及时间信息；所述录像子系统(2)用于录制球类运动的视频信息，根据训练或比赛模式智能剪辑录像视频，并上传至所述云存储子系统(6)；所述比赛子系统(3)用于根据比赛模式输入、记录球类比赛的计分及判罚；所述训练子系统(4)用于提供各种训练科目和训练效果统计分析；所述人机交互子系统(5)用于提供声音提示，以及可触摸屏幕用于客户端操作；所述云存储子系统(6)用于上传、下载和播放录像视频；所述客户端子系统(7)用于在移动设备上回看录像、查看训练效果统计分析和查看比赛技术统计；所述机器视觉子系统(1)包括相机标定模块(101)、场景重建模块(102)、球类跟踪模块(103)和事件标注模块(104)；所述相机标定模块(101)用于获取相机参数，矫正相机畸变；对于每个半场，用双目相机采集标定板图像，通过算法计算获得相机的内参数，畸变系数以及双目相机的相对位置关系，利用畸变系数矫正拍摄的图像；所述场景重建模块(102)用于重建球场三维平面，获取以球场中心为原点的世界三维坐标系；通过利用相机标定模块获取的双目标定结果，匹配双目相机拍摄的图像的特征点并通过计算获取深度信息来重构球场平面的三维坐标；所述球类跟踪模块(103)用于跟踪球类并获取球类三维飞行轨迹；对相机拍摄的图像，利用背景差法提取运动目标，并通过算法规则分割获得图像中的球类，计算获得二维坐标；利用三维重建算法，通过双目相机分别获取的球类二维坐标重建获得球类在空间坐标系下的三维轨迹坐标；所述事件标注模块(104)用于对球类的运动状态用原子事件标注，并提供给比赛子系统做比赛得分判定；对于相机拍摄的图像，通过球类跟踪模块获取每一帧中球的三维位置信息和球速，通过规则划分为不同的原子事件，包括击球、触网、落地、出界。