乒乓球运动参数检测方法、装置及乒乓球训练辅助系统与流程

技术特征：
1.一种乒乓球运动参数检测方法，其特征在于，包括：通过设于乒乓球桌上方一设定高度的高速摄像机拍摄乒乓球在运动过程中的乒乓球桌面图像，对所述乒乓球桌面图像的各个图像帧进行分析识别出乒乓球图像；从所述乒乓球图像上识别出设置在乒乓球表面的单色色斑图像，并确定所述单色色斑的颜色及其相对于所述乒乓球图像的分布位置；其中，所述单色色斑设置在乒乓球表面上，且位于乒乓球内置正四面体顶点位置处；分别根据各个颜色的单色色斑图像的分布位置计算所述单色色斑在乒乓球三维坐标系上的第一三维坐标值，并在该帧乒乓球桌面图像上关联相应的颜色及其第一三维坐标值；其中，所述乒乓球三维坐标系是以乒乓球球心为原点的三维坐标系；获取若干帧相邻的乒乓球桌面图像，根据各帧乒乓球桌面图像上关联的颜色及其第一三维坐标值计算乒乓球的旋转方向及其旋转角速度。2.根据权利要求1所述的乒乓球运动参数检测方法，其特征在于，所述从所述乒乓球图像上识别出设置在乒乓球表面的单色色斑图像，并确定所述单色色斑的颜色及其相对于所述乒乓球图像的分布位置的步骤，包括：根据预设的各种颜色的颜色范围阈值对所述乒乓球图像范围内的像素颜色值进行判断，确定所述乒乓球图像上的各个单色色斑图像及其对应的颜色；获取各个颜色的单色色斑图像所在的像素区域，确定所述像素区域的中心位置，作为单色色斑的中心位置；计算所述中心位置与所述乒乓球图像中心的相对位置参数；其中，所述相对位置参数为所述中心位置在乒乓球图像中心为原点的乒乓球切面坐标系上的二维坐标值；根据所述相对位置参数得到所述单色色斑图像相对于所述乒乓球图像的分布位置。3.根据权利要求2所述的乒乓球运动参数检测方法，其特征在于，所述分别根据各个颜色的单色色斑图像的分布位置计算所述单色色斑在乒乓球三维坐标系上的第一三维坐标值，并在该帧乒乓球桌面图像上关联相应的颜色及其第一三维坐标值的步骤，包括：以所述乒乓球球心为原点构建乒乓球三维坐标系；其中，所述乒乓球三维坐标系的xy轴平面平行于乒乓球桌面平面，z轴垂直于乒乓球球心；根据所述乒乓球图像在所述乒乓球桌面图像中的分布位置以及所述设定高度确定高速摄像机与乒乓球球心的摄像夹角；根据所述摄像夹角以及所述二维坐标值计算所述单色色斑在所述乒乓球三维坐标系上的第一三维坐标值；在所述乒乓球桌面图像上关联记录所识别的颜色和所述单色色斑的第一三维坐标值。4.根据权利要求3所述的乒乓球运动参数检测方法，其特征在于，所述高速摄像机设于乒乓球桌中网中心的正上方一设定高度位置处；所述根据所述乒乓球图像在所述乒乓球桌面图像中的分布位置以及所述设定高度确定高速摄像机与乒乓球球心的摄像夹角的步骤，包括：获取乒乓球图像的中心位置以及所述乒乓球桌面图像的中网中点位置；根据所述乒乓球图像的中心位置和所述乒乓球桌面图像的中网中点位置确定乒乓球球心相对于所述乒乓球桌面的中网中点之间的第一距离；根据所述第一距离及所述设定高度计算所述高速摄像机与乒乓球球心之间的摄像夹
角。5.根据权利要求4所述的乒乓球运动参数检测方法，其特征在于，所述获取若干帧相邻的乒乓球桌面图像，根据各帧乒乓球桌面图像上关联的颜色及其第一三维坐标值计算乒乓球的旋转方向及其旋转角速度的步骤，包括：选取连续的若干帧所述乒乓球桌面图像作为待分析图像帧；其中，所述待分析图像帧至少包括同一种颜色重复出现的多个图像帧；分别从所述待分析图像帧中识别出各种颜色所包含的图像帧，形成以颜色为类型的待分析图像帧分组；针对于不同颜色类型，利用所述待分析图像帧分组中的乒乓球桌面图像所关联的第一三维坐标值，结合所述乒乓球桌面图像的帧率计算出乒乓球绕所述原点的旋转方向及其旋转角速度；根据各个所述待分析图像帧分组所计算的旋转角速度进行求平均，得到所述乒乓球的实时旋转角速度。6.根据权利要求4所述的乒乓球运动参数检测方法，其特征在于，还包括：以所述中网中点位置为原点构建桌面三维坐标系；其中，所述桌面三维坐标系的xy轴平面平行于乒乓球桌面，z轴垂直于乒乓球桌面平面；根据所述乒乓球桌面图像获取所述乒乓球图像的乒乓球球心与中网中点位置连线与乒乓球桌面中网之间的第一夹角；获取所述乒乓球桌面图像中的所述乒乓球图像的像素区域面积；根据所述乒乓球图像的像素区域面积与拍摄距离之间的函数关系，计算出所述乒乓球球心与所述高速摄像机之间的第二距离；根据所述第二距离及所述摄像夹角和设定高度计算出所述乒乓球球心相对于乒乓球桌面的第一高度值和相对于中网中点位置的投影距离；根据所述投影距离及所述第一夹角计算所述乒乓球球心在所述桌面三维坐标系上的第二三维坐标值；根据各帧所述乒乓球桌面图像获取的第二三维坐标值进行拟合，得到所述乒乓球的运动轨迹。7.一种乒乓球训练辅助系统，其特征在于，包括：分布设置于各个乒乓球桌面上方的高速摄像机，姿态摄像头，内置于各个乒乓球拍的传感装置，以及后台服务器；所述高速摄像机、传感装置、姿态摄像头和接触感应面板通过无线网络设备连接至所述后台服务器；所述传感装置包括：加速度传感器、粘贴在乒乓球拍的胶皮上的触摸感应层以及mcu和无线通讯模块；其中，所述加速度传感器和连接至mcu，所述mcu通过所述无线通讯模块连接至后台服务器；所述姿态摄像头用于拍摄球员的实时图像，并根据所述实时图像获取所述球员的运动姿态数据发送至所述后台服务器；所述后台服务器被配置为执行权利要求1-6任一项所述的乒乓球运动参数检测方法的步骤，以及执行如下步骤：接收所述加速度传感器检测的乒乓球拍的加速度数据，接收所述触摸感应层检测的乒乓球接触拍面的击发位置数据，接收球员的运动姿态数据；根据所述
乒乓球的旋转方向及其旋转角速度、乒乓球拍的加速度数据、击发位置数据、球员的运动姿态数据进行数据分析，并根据分析结果生成辅助训练参考信息。8.根据权利要求7所述的乒乓球训练辅助系统，其特征在于，所述后台服务器还被配置为执行如下步骤：对任一球员的辅助训练中获取的所述乒乓球的旋转方向及其旋转角速度、乒乓球的运动轨迹、球员挥动乒乓球拍的加速度数据、乒乓球拍面的击发位置数据、以及球员的运动姿态数据进行统计分析，输出所述球员的评估指标分值，并根据所述评估指标分值输出纠正辅助信息。9.根据权利要求7所述的乒乓球训练辅助系统，其特征在于，所述后台服务器还被配置为执行如下步骤：根据各个球员辅助训练中获取的所述乒乓球的旋转方向及其旋转角速度、乒乓球的运动轨迹、球员挥动乒乓球拍的加速度数据、乒乓球拍面的击发位置数据、以及球员的运动姿态数据进行模型训练，生成所述球员的对抗训练模型；根据不同球员的对抗训练模型进行模拟对抗，并根据模拟对抗输出辅助训练参考信息。10.根据权利要求9所述的乒乓球训练辅助系统，其特征在于，所述后台服务器还被配置为执行如下步骤：基于利用3d虚拟动画技术，根据所述运动姿态数据生成球员的虚拟击球动画，根据所述运动轨迹生成乒乓球的虚拟飞行动画；利用所述虚拟击球动画和虚拟飞行动画生成多个视角角度的直播动画视频，并利用所述直播动画视频进行虚拟直播。

技术总结
本申请涉及一种乒乓球运动参数检测方法、装置及乒乓球训练辅助系统，所述方法包括：通过高速摄像机拍摄乒乓球在运动过程中的乒乓球桌面图像并识别出乒乓球图像；从乒乓球图像上识别出设置在乒乓球表面的单色色斑图像，并确定单色色斑的颜色及其相对于乒乓球图像的分布位置；分别根据各个颜色的单色色斑图像的分布位置计算单色色斑在乒乓球三维坐标系上的第一三维坐标值，并在该帧乒乓球桌面图像上关联；获取若干帧相邻的乒乓球桌面图像，根据各帧乒乓球桌面图像上关联的颜色及其第一三维坐标值计算乒乓球的旋转方向及其旋转角速度。该技术方案，可以降低图像处理数据量，减少高速摄像机的使用数量，降低高速摄像机的帧率要求，提升检测效率。提升检测效率。提升检测效率。


技术研发人员：江炬
受保护的技术使用者：广州精天信息科技股份有限公司
技术研发日：2022.05.09
技术公布日：2022/6/10