[发明专利]自动畸变校正的斯诺克台球桌面坐标的提取方法

权利要求书

1.自动畸变校正的斯诺克台球桌面坐标的提取方法，该方法基于一个计算机辅助裁判系统，所述系统包括摄像头、斯诺克台球桌、视频采集器以及计算机；所述摄像头安装于斯诺克台球桌台面中心的上方，摄像头最大视角含盖台球桌台面，摄像头的视频输出连接至视频采集器，视频采集器连接至计算机，设定台球桌台面长边为X轴、短边为Y轴；其特征在于，斯诺克台球桌面坐标的提取方法步骤包括：

a.输入一组数据，确定图像在X轴方向的分辨率；所述数据包括：摄像机镜头距台面的高度、摄像机镜头在台面X轴方向的视角、台面在X轴方向的长度、Y轴方向的长度以及图像在X轴方向的像素数；

b.采集一幅无球时的台球桌面图像，称为背景图像，所述背景图像中包括台面中央在X轴方向设有的一行置球点；

c.由所述置球点确定一条中线，中线将背景图像分别为Y轴方向上半区图像和Y轴方向下半区图像；

d.在背景图像中确定封闭的有效击球区域，即确定有效击球区域的四条边缘及其四个交点；

e.确定背景图像在所述上半区的Y轴方向空间分辨率序列和所述下半区的Y轴方向分辨率序列；

f.确定有效击球区域中任意一点的图像坐标对应的台面坐标。

2.根据权利要求1所述自动畸变校正的斯诺克台球桌面坐标的提取方法，其特征在于，所述图像在X轴方向的分辨率：单位为毫米/像素，其计算公式为δ＝{h×tan(θ/2)}×2/∑a，公式中h是摄像镜头距台面的高度，θ是镜头视角，∑a是台球桌面X轴方向像素总数。

3.根据权利要求1所述自动畸变校正的斯诺克台球桌面坐标的提取方法，其特征在于，所述确定封闭的有效击球区域包括平滑、彩色分割、边缘检测、峰值边缘提取、曲线拟合五个步骤：

步骤1.输入背景图像，采用平滑掩膜运算消除噪音，输出平滑后的背景图像；

步骤2.输入平滑后的背景图像，确定潜在的有效击球区域，输出彩色分割图像：即统计图像中色调分量直方图，提取直方图中最大峰值点对应的色调称为峰值色调，将图像中色调位于峰值色调-10和峰值色调+10的区间颜色区域确定为潜在的有效击球区域，标记出潜在的有效击球区域并保存为彩色分割图像，台球桌面的潜在的有效击球区域大于有效击球区域；

步骤3.输入平滑后的背景图像，检测有效击球区域的边缘，输出边缘检测图像；

步骤4.输入边缘检测图像和彩色分割图像，提取有效击球区域上、下、左、右四条边的边缘点；

步骤5.将有效击球区域的上、下、左、右四条边的边缘点分别进行二次曲线拟合，得到封闭的有效击球区域。

4.根据权利要求3所述自动畸变校正的斯诺克台球桌面坐标的提取方法，其特征在于，所述提取有效击球区域边缘点的步骤是：

步骤1.利用边缘检测算子确定离散不连续的边缘点；

步骤2.剔除位于潜在的有效击球区域之外的边缘点；

步骤3.将边缘点分成上、下、左、右四组，分别位于上、下、左、右半图像区，依次对应有效击球区域的上、下、左、右边界；

步骤4.对于上、下组边缘点，每一列只保留一个取值最大的边缘点，对于左、右组边缘点，每一行只保留一个取值最大的边缘点。

5.根据权利要求3所述自动畸变校正的斯诺克台球桌面坐标的提取方法，其特征在于，所述的二次曲线拟合是对边缘点依次拟合：设定一个误差限，判别被拟合边缘点与拟合出的曲线距离，若距离超出误差限则剔除这个边缘点，用剩余的边缘点再次曲线拟合，直到所有边缘点距拟合曲线的距离都不超过误差限。

6.根据权利要求1所述自动畸变校正的斯诺克台球桌面坐标的提取方法，其特征在于，所述上半区的Y轴方向空间分辨率序列和下半区的Y轴方向分辨率序列：单位为毫米/像素，其计算公式分别为：

δ_up[i]＝Board_h/(2×(mid[i]-up[i]))，

δ_down[i]＝Board_h/(2×(down[i]-mid[i]))，

公式中Board_h是台面在Y轴方向的长度，mid[i]是中线上的第i个点的Y轴坐标，up[i]是有效击球区域的上边缘的第i个点的Y轴坐标，down[i]是有效击球区域的下边缘的第i个点的Y轴坐标。