[发明专利]一种羽毛球发球时击球点的高度检测系统及其方法

说明书

本发明公开了一种羽毛球发球时击球点的高度检测系统及其方法，高度检测系统逐帧处理所述图像数据之中的彩色图像数据，识别每一帧图像之中羽毛球的位置，将所有的帧图像进行叠加，获得羽毛球的运动轨迹，根据羽毛球的运动轨迹判断所述羽毛球发球时击球点，将所述彩色图像传感器的彩色图像和所述深度传感器的深度图像进行坐标映射，记录所述羽毛球发球时击球点的深度值。本发明提供的数据处理过程较快，检测结果具有时效性，保证了比赛的正常进行。本发明能够精确地检测羽毛球发球时击球点的高度，为裁判判定发球是否失误提供客观依据。本发明大大减少了计算量，简化了运算过程，从而提高运算速度。

技术领域

本发明涉及体育用品技术领域，尤其涉及一种羽毛球发球时击球点的高度检测系统及其方法。

背景技术

羽毛球是一项极富趣味的活动，自1992年起，羽毛球成为了奥运会的正式比赛项目。世界羽联于2017年11月讨论通过了羽毛球发球新规，该新规要求发球时击球点的高度不能超过1.15米。

这条发球时击球点的高度不能超过1.15米的规定在现如今的比赛中经常引起裁判与球员之间的争议。因其过于具体化，而且目前并没有能够准确地测量出发球时击球点的高度的有关装置，因此，是否违规只能由裁判目测后判定，具有较大主观性。在国内外比赛中，关于裁判是否误判已多次引发争议，运动员的状态因此受到很大的影响，甚至会影响比赛的正常进行。

经过查阅发现，目前关于机器人检测羽毛球发球时击球点高度的测量方法并无相关发明专利涉及，相关的处理思路也较为少见。现如今图像处理技术的应用日益广泛，它具有很多优点，如原理简单、实现成本较低、与被测物体不接触、采集信息的方式是非侵犯性的等，因此，用图像处理的方法来检测羽毛球发球时击球点的高度具有一定的优越性。中国专利公开号为103063143A的发明专利提供了一种通过在同一拍摄视窗内摄取与拍摄视窗相同距离的参考物与待测物的图像，并根据参考物的已知实际数据和参考物在所述图像中的像素数，计算出所述图像中每个像素对应的实际数据，再结合待测物的像素数，确定待测物的实际数据的方法。而在羽毛球比赛中不可能放置与发球运动员相同距离的参考物，因此，在羽毛球比赛中，此方法具有局限性。

发明内容

为解决现有技术存在的局限和缺陷，本发明提供一种基于图像处理的羽毛球发球时击球点的高度检测系统，包括：视频数据采集模块、数据处理模块、数据显示模块，所述视频数据采集模块包括彩色图像传感器、深度传感器和适配器，所述彩色图像传感器和所述深度传感器集成在摄像头之中，所述摄像头与所述适配器连接，所述适配器与所述数据处理模块连接；

所述视频数据采集模块用于拍摄羽毛球比赛视频，采集所述羽毛球比赛视频的同时将所述羽毛球比赛视频传送给数据处理模块，判断彩色图像传感器和深度传感器是否正确开启，若所述彩色图像传感器和所述深度传感器正确开启，获取所述羽毛球比赛视频的图像数据，否则返回至所述判断彩色图像传感器和深度传感器是否正确开启的步骤；

所述数据处理模块用于读取所述羽毛球比赛视频的图像数据，逐帧处理所述图像数据之中的彩色图像数据，识别每一帧图像之中羽毛球的位置，将所有的帧图像进行叠加，获得羽毛球的运动轨迹，根据羽毛球的运动轨迹判断所述羽毛球发球时击球点，将所述彩色图像传感器的彩色图像和所述深度传感器的深度图像进行坐标映射，记录所述羽毛球发球时击球点的深度值，搜索所述深度传感器的深度图像之中与所述羽毛球发球时击球点具有相同深度的地面坐标点，根据计算众数方法获得地面高度值，计算所述羽毛球发球时击球点在所述深度图像之中离地的竖直距离，根据三角形相似定理，结合所述深度传感器的图像帧的高度像素值、深度值和所述深度传感器的垂直视角，计算所述羽毛球发球时击球点的离地高度，将所述羽毛球发球时击球点的高度传送给数据显示模块；

所述数据显示模块用于输出所述羽毛球发球时击球点的高度，将所述羽毛球发球时击球点的高度与规定高度进行比较，判断发球是否犯规。