[发明专利]一种基于图像处理的乒乓球抛球高度检测系统及方法

权利要求书

1.一种基于图像处理的乒乓球抛球高度检测系统，其特征在于，所述系统包括：视频数据采集模块、数据处理模块、数据显示模块；

所述数据采集模块采集到乒乓球比赛的视频后，将其传送给数据处理模块，数据处理模块中载有乒乓球抛球高度检测程序，程序运行后计算得出抛球高度，并将结果传输给数据显示模块，最后由数据显示模块显示出抛球高度。

2.根据权利要求1所述的基于图像处理的乒乓球抛球高度检测系统，其特征在于：

所述视频数据采集模块中包括高速摄像头和图像采集卡，高速摄像头与图像采集卡连接，图像采集卡与数据处理模块连接；

所述高速摄像头能满足拍摄高清录像，每帧画面中图像无拖影现象；布设时需有稳定支撑物，以防抖动；且架设在运动员侧面，可拍摄到发球全过程。

3.一种权利要求1或2所述的基于图像处理的乒乓球抛球高度检测系统的高度检测方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

步骤S1：视频数据采集模块采集到视频信息，并将其传送给数据处理模块；

步骤S2：数据处理模块中载有乒乓球抛球高度检测程序，运行程序对数据进行计算处理；

步骤S3：数据显示模块显示出抛球高度；

所述步骤S2包括如下步骤：

步骤S21：启动，系统初始化，判断是否有视频导入；

步骤S22：有图像导入则分离前景与背景，否则返回至步骤S21；

步骤S23：处理分离出的前景图像，用霍夫变换识别出乒乓球，当呈现为标准圆时，即为起抛点，与此同时记录乒乓球直径；

步骤S24：采用计算搜索窗中图像质心的方法，自动跟踪乒乓球运动轨迹，比较乒乓球运动过程中的像素坐标的Y值，取其最大值，即为最高点坐标；

步骤S25：计算得抛球高度，进行误差补偿，并将结果传送给数据显示模块。

4.根据权利要求3所述的高度检测方法，其特征在于：

所述步骤S2中，分离前景与背景部分中，先建立背景模型，将当前帧与背景模型进行比较，变化较大的区域即为前景；所述霍夫变换部分，在前景图像中自动检测出标准圆，即为起抛点，并计算得出标准圆的直径；所述最高点是通过将运动过程中的所有像素点进行比较，得到的Y坐标的最大值。

5.根据权利要求3所述的高度检测方法，其特征在于：

所述步骤S2中，乒乓球的跟踪过程采用计算质心方法，首先初始化第一帧中搜索窗的尺寸和位置，然后计算搜索窗中图像的颜色直方图，继而可得颜色的概率分布图，由概率分布的数据可计算搜索窗中图像的质心，并将当前帧的质心数据作为下一帧图像的初始数据，如此循环。

6.根据权利要求3所述的高度检测方法，其特征在于：

所述步骤S2中，根据起抛点、最高点、实际乒乓球标准直径，来计算乒乓球抛球高度，并进行误差补偿。