一种篮球跟踪云台短时丢球遮挡恢复及锁定状态切换方法与流程

本发明涉及智能云台控制、运动目标状态机控制和篮球比赛自动拍摄，具体涉及一种篮球跟踪云台短时丢球遮挡恢复及锁定状态切换方法。

背景技术：

1、在篮球比赛和训练场景中，篮球常常因为球员接球、传球、篮下遮挡、快攻冲刺和边缘释放等原因在画面中短时消失。传统云台控制策略通常在篮球丢失后采用简单延时、继续预测追踪或直接停止的方式，容易出现两类问题：一类是在篮球被球员接住或遮挡时继续盲追，导致云台误转；另一类是在对峙锁定和重新解锁过程中反复切换，导致画面抖动和逻辑不稳定。现有技术缺乏一套能够同时处理短时遮挡、丢球急停、锁定状态解锁和预锁定推进的协同方法，尤其缺少对“像一次横向传球后被人接住”的运动模式进行识别和保护的机制，难以满足高对抗篮球场景下的稳定控制需求。

技术实现思路

1、本发明的目的在于解决篮球跟踪云台在短时丢球、球员遮挡、锁定态和预锁定态下容易误追、误解锁、过转和抖动切换的问题，提供一种兼顾安全性、稳定性和解锁及时性的状态切换与恢复控制方法。

2、技术解决方案

3、本发明的方法围绕篮球可见分支、丢球分支和锁定分支展开，构建正常跟踪状态、预锁定状态和锁定状态三层控制逻辑，并在短时丢球时引入短时遮挡判断和硬刹停判断，具体步骤如下：

4、4.1 状态机建立

5、① 设置正常跟踪状态，用于篮球连续可见时的主跟踪控制；

6、②设置预锁定状态，用于篮球接近预定锁定条件、需要依据篮框参考进行推进时的过渡控制；

7、③设置锁定状态，用于特定对峙或等待释放场景下保持云台静止并等待解锁时机；

8、4.2 短时遮挡判断分支

9、①当进入丢球分支且丢球帧数位于短丢球冻结窗口内时，读取上一有效篮球快照、上一帧人物信息和当前帧篮球候选信息；

10、② 判断上一有效篮球是否属于远球且不位于屏幕边缘，避免把近距离大球或边缘释放场景错误纳入短时遮挡保护；

11、③统计上一有效篮球在被接受帧是否与人物框重叠、上一有效篮球附近人物是否连续稳定存在以及当前帧是否缺少强篮球候选；

12、④当上述三个信号至少命中两个时，判定当前场景属于短时遮挡场景；

13、4.3 硬刹停判断

14、①当短时遮挡场景成立后，从篮球丢失后的第一帧开始评估硬刹停条件；

15、②统计最近预设窗口内已接收篮球样本的最大速度绝对值，判断其是否达到运动门槛；

16、③统计最近预设窗口内已接收篮球样本在世界坐标下的首尾累计位移，判断其是否达到位移门槛；

17、④统计最近预设窗口内世界坐标方向反转次数，判断其是否符合单调性门槛；

18、⑤当重叠条件、运动门槛、位移门槛和单调性门槛同时满足时，立即执行硬刹停，输出零角速度并保持当前状态不变；

19、4.4 锁定状态解锁控制

20、①定义于释放边缘附近的正式解锁区域和更外层的快速解锁候选区域；

21、②当锁定状态下的篮球可见时，先更新快速解锁候选，再统计篮球是否连续多帧进入解锁区域；

22、③只有当正式解锁计数达到确认帧数时，才从锁定状态切回正常跟踪状态；

23、④若篮球进入快速解锁候选区域且运动方向朝向释放边缘，则先挂起快速解锁候选，待后续满足附加条件时再确认解锁；

24、⑤在锁定状态下，如未满足解锁条件时，云台始终输出零角速度保持锁定；

25、4.5 预锁定推进控制

26、①在预锁定状态下，使用平滑后的篮筐参考中心和保持窗口作为推进参考，控制云台逐渐向锁定目标靠近；

27、②当篮球短时丢失时，优先结合短时遮挡判断结果决定是否冻结或刹停，而不是直接退出预锁定状态；

28、③在预锁定状态下发生硬刹停时，仅执行刹停动作，不立即切换状态，后续仍由预锁定主流程决定下一步控制。

29、有益效果

30、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

31、①能够在篮球被球员短时遮挡、被接住或短时消失时识别出高风险盲追场景，并通过硬刹停即时保护云台；

32、②通过正式解锁和快速解锁相结合的双层解锁机制，减少锁定态下的一帧误解锁和反复切换；

33、③通过在丢球后的第一帧就评估硬刹停条件，降低高对抗场景下继续错误转动的风险；

34、④通过预锁定状态与篮筐参考协同控制，提升篮下对峙和释放场景的稳定性；

35、⑤适用于篮球比赛和训练中的传球、对峙、挡拆、篮下遮挡等复杂工况，实用性高。

1.一种篮球跟踪云台短时丢球遮挡恢复及锁定状态切换方法，其特征在于，包括如下步骤：

2. 根据权利要求 1 所述的方法，其特征在于，步骤（2）中进入短时遮挡判断分支的基础前提至少包括：当前已进入丢球分支、丢球帧数处于预设短丢球窗口内、存在上一有效篮球快照、上一有效篮球属于远球并且不处于画面边缘。

3. 根据权利要求 1 所述的方法，其特征在于，步骤（2）中判断是否进入短时遮挡判断分支时，至少利用以下三个信号中的两个：上一有效篮球在被接受帧与人物框重叠、上一有效篮球附近人物连续稳定存在、当前帧不存在强篮球候选。

4. 根据权利要求 1 所述的方法，其特征在于，步骤（3）中的硬刹停条件至少包括：上一有效篮球在被接受帧与人物框重叠、最近预设窗口内篮球最大速度绝对值达到门槛、最近预设窗口内篮球世界坐标累计位移达到门槛以及最近预设窗口内篮球世界坐标方向反转次数不超过预设次数。

5. 根据权利要求 1 所述的方法，其特征在于，所述硬刹停条件从篮球丢失后的第一帧开始评估，在满足条件时立即输出零角速度指令，而无需等待多个连续丢球帧。

6. 根据权利要求 1 所述的方法，其特征在于，步骤（5）中的正式解锁区域位于锁定状态下的释放边缘附近，只有当篮球连续多个确认帧进入所述正式解锁区域时，才从锁定状态切回正常跟踪状态。

7. 根据权利要求 1 所述的方法，其特征在于，步骤（5）中的快速解锁候选区域大于正式解锁区域；当篮球进入快速解锁候选区域并满足运动方向朝向释放边缘的条件时，先挂起快速解锁候选，再在后续满足附加条件后确认解锁。

8. 根据权利要求 1 所述的方法，其特征在于，锁定状态下即使当前帧能够检测到篮球，在未满足正式解锁条件时仍持续输出零角速度以保持稳定，而不是立即恢复追球。

9. 根据权利要求 1 所述的方法，其特征在于，当锁定状态下篮球丢失时，优先评估短时遮挡和硬刹停逻辑；只有在硬刹停条件不满足时，才继续评估快速解锁候选的确认逻辑。

10. 根据权利要求 1 所述的方法，其特征在于，步骤（6）中预锁定状态利用平滑后的篮框参考中心和保持窗口作为推进参考，在篮球短时丢失时结合短时遮挡保护避免云台错误追踪。