[实用新型]一种乒乓球抛球高度的检测装置

说明书

技术领域

本实用新型属于体育用品技术领域，涉及一种高度检测装置，尤其涉及一种乒乓球抛球高度的检测装置。

背景技术

乒乓球是一种世界流行的球类运动项目，其中发球是乒乓比赛中的核心技术。国际乒联针对发球明确规定“发球员须用手将球几乎垂直地向上抛起，不得使球旋转，并使球在离开不执拍手的手掌之后上升不少于16厘米，球下降到被击出前不能碰到任何物体”。

现如今的比赛中，最能引起裁判与球员之间争议的就是这条规则，其中包含的16厘米太过于具体化，目前并无相关装置能够客观的测量出发球高度，是否违规只能凭裁判主观目测后判定。在国内外比赛中，是否误判已经多次引发争议，运动员状态因此受到很大的影响，更严重者，甚至影响比赛的正常进行。目前关于乒乓球抛球高度的测量方法，并无相关发明专利涉及，相关的处理思路也极为少见，中国专利公开号为CN1453740A的发明专利阐述了由单幅图像测量场景及场景内物体的方法，但其处理的为静态图像，对于动态视频并不适用。中国专利公开号为CN1788498的发明专利提供了一种画面的运动图像质量测量评价装置，可测量画面的运动图像质量，但并不能实现距离的检测，且光学部件结构复杂较难实现。

综上所述，目前检测乒乓球抛球高度的方法几乎空白，相关测量思路也有种种局限，实际应用中急需相关的测量装置进行判球。

有鉴于此，如今迫切需要设计一种乒乓球抛球高度的检测装置，以便检测到乒乓球的抛球高度。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种乒乓球抛球高度的检测装置，能够在乒乓球比赛过程中显示出运动员的抛球高度，从而简化判球过程，也使判球结果更具说服力。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

一种乒乓球抛球高度的检测装置，所述装置包括：高速摄像机、图像采集卡和上位机；所述高速摄像机通过视频信号线与图像采集卡连接，图像采集卡的输出端与上位机连接。

作为本实用新型的一种优选方案，所述装置还包括显示器，该显示器与上位机连接，用以显示检测结果。

作为本实用新型的一种优选方案，所述高速摄像机架设在能拍到发球的全过程的运动员一侧。

进一步地，所述的上位机中载有主控程序，经过程序运行计算出乒乓球抛球高度后，在上位机的显示屏上将抛球高度予以显示。所述上位机带有OPENCV开发环境，带有显示屏；所述摄像头可拍高清画面，其中每帧图像无拖影。上位机的主控程序包括运动分离部分（包括背景建模部分，差分图像取前景部分），括霍夫变换部分，录像中乒乓球半径测量部分，起抛点特征识别部分，最高点提取部分，录像中抛球高度计算部分，实际抛球高度计算部分，误差补偿部分，以及抛球高度结果显示部分。

进一步地，运动分离部分的思想是：先建立背景模型，将当前帧与背景模型进行比较，变化较大的区域即为前景。后面的计算只针对前景部分，从而大大减小的计算量，提高了运算速度。

进一步地，霍夫变换部分识别出录像中的标准圆，并在识别后，计算出录像中的乒乓球直径大小，并进行存储，以备后期计算。

进一步地，起抛点的判断依据为视频中乒乓球呈现为标准圆，最高点的判断依据为像素的Y坐标中的最大值。

进一步地，根据起抛点，最高点，以及录相中乒乓球直径大小与实际标准乒乓球直径40mm的比值，计算得出乒乓球抛球高度。

进一步地，为提高测量精度，补偿球在抛离瞬间被手掌遮盖部分的误差，将误差补偿后的抛球高度予以显示。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型提出的乒乓球抛球高度的检测装置，一方面为乒乓球训练提供了良好的平台，科学地反应了运动员发球水平，并将其作为改进发球技术的参考资料，大大提高运动员训练效率。另一方面，在比赛中可提供客观抛球数据，简化判球过程，减少判球争议，大大减少主观误判因素。

本实用新型检测装置的构造非常简单，其中高速摄像头既可自备，也可利用比赛现场已有的媒体镜头，从而达到节约成本的目的。在算法中通过对前景的提取，大大减少了计算量，简化了运算过程，从而提高运算速度，比赛现场可即时显示抛球高度。

本实用新型在主控程序中通过将运动分离、霍夫变换、计算质心以重设搜索窗值等方法相结合，克服了传统视频处理中复杂背景下目标物体易跟丢的情况，增强了系统的鲁棒性。相较于原先的裁判主观目测判断，其抛球高度值呈现为数据形式，为判球过程提供了客观依据，且精度大大提高。

附图说明

图1为本实用新型检测装置的结构示意图。

图2是本实用新型检测装置的高速摄像头架设方位示意图。