[发明专利]一种乒乓球训练与等级考试系统

权利要求书

1.一种乒乓球训练与等级考试系统，其特征在于，包括：发球机、高速摄像机以及主机，其中，

发球机，用于接收主机发送的等级发球指令，依据等级发球指令映射的等级发球机制进行发球；

高速摄像机，用于在乒乓球撞击到球台上后，使用上升或下降边沿信号作为抓拍使能信号抓拍乒乓球撞击球台时的位置图像，输出至主机；其中，接收到外部触发信号到抓拍开始的延时不得大于10毫秒；所述高速摄像机的拍摄方向与乒乓球的运动方向相垂直；

主机，接收高速摄像机拍摄的图像，与预先设置的乒乓球模板图像进行匹配，确定高速摄像机拍摄的图像中的目标乒乓球，获取目标乒乓球的位置信息，查询预先设置的乒乓球位置信息与计分的映射关系库，对目标乒乓球的位置信息进行计分；

所述主机，接收高速摄像机拍摄的图像，与预先设置的乒乓球模板图像进行匹配，确定高速摄像机拍摄的图像中的目标乒乓球，获取目标乒乓球的位置信息具体包含：调取乒乓球模板图像，传入高速摄像机拍摄的图像，通过滑动乒乓球模板图像和拍摄图像进行比较；

在滑动过程中，乒乓球模板图像一次移动一个像素，在滑动的每一位置，对拍摄图像进行一次度量计算，获取拍摄图像中被乒乓球模板图像覆盖的区域中的图像与乒乓球模板图像的匹配度；

对于乒乓球模板图像覆盖在拍摄图像上的每一位置，将计算的度量值保存到图像矩阵中；在图像矩阵中，每一位置(X，Y)都包含匹配度量值；

利用模板匹配算法对所述图像矩阵进行处理，将图像矩阵中的最大数值所在的区域确定为目标乒乓球所在的区域；

所述利用模板匹配算法对所述图像矩阵进行处理，将图像矩阵中的最大数值所在的区域确定为目标乒乓球所在的区域包括：以图像矩阵中的最大数值所在的点为顶点，截取长宽与乒乓球模板图像相同的区域为目标乒乓球所在的区域；

还包括：

监考显示器，用于标定乒乓球台面及比赛用乒乓球，并将标定的参数传输至主机；

所述主机，还应用于通过网络在等级发球指令中控制发球机的每一等级发球的发球参数；其中，发球参数包括但不限于：发球频率、发球数量、发球总时间、旋转速度以及出球口角度；

通过指令调节发球机中出球口的旋钮的旋转角度，以使发球机发射出上旋、逆旋、侧旋及混合旋转旋向的球；

高速相机拍摄乒乓球移动的图片，算法通过计算两帧图像中乒乓球的位移，并通过两帧图像之间的时间差进行计算；球速＝乒乓球位移/高速相机时间差；

高速相机拍摄乒乓球移动的图片，算法识别乒乓球上的厂家标识，计算乒乓球的旋转方向和旋转速度。

2.根据权利要求1所述的乒乓球训练与等级考试系统，其特征在于，还包括：

传感器，用于检测乒乓球触碰台面的振动，在检测到乒乓球触碰台面的振动后，触发高速摄像机进行高速摄像。

3.根据权利要求1所述的乒乓球训练与等级考试系统，其特征在于，还包括：

学员显示器，用于显示回球落点以供学员查看。

4.根据权利要求1所述的乒乓球训练与等级考试系统，其特征在于，还包括：

虚拟现实摄像机，用于对球员的运动姿态进行录像以评估和分析球员的运动姿态。

5.根据权利要求1所述的乒乓球训练与等级考试系统，其特征在于，还包括：

全景相机，用于对训练与等级考试过程进行全景录像。

6.根据权利要求1所述的乒乓球训练与等级考试系统，其特征在于，还包括：

投影仪，用于按照预先设置的训练与等级考试要求，投射所述训练与等级考试要求对应的图像至乒乓球台面。

7.根据权利要求1至6任一项所述的乒乓球训练与等级考试系统，其特征在于，还包括：

副球网，用于根据训练与等级考试的要求，调节位于乒乓球台面上的球网的高度。