[发明专利]球体及其高速旋转运动参数检测方法

权利要求书

1.一种用于高速旋转运动参数检测的球体，其特征在于，球体上设有球面标记，球面由相互垂直的第一大圆、第二大圆以及第三大圆划分；所述第一大圆的三等分点以及所述第二大圆与第三大圆的两个交点为所述球面标记的五个基准点，所述球面标记包括等长且中点分别与所述五个基准点重合的至少五条相互不平行的标记线，所述标记线的长度小于所述第一大圆周长的三分之一；所述标记线至少包括：第一标记线、第二标记线、第三标记线、第四标记线以及第五标记线；所述第一标记线、第二标记线以及第三标记线分别与所述第一大圆倾斜相交，且中点分别位于所述第一大圆三等分点上；所述第四标记线以及第五标记线相互垂直，且中点分别位于所述第二大圆与第三大圆的两个交点上；所述第一标记线与所述第一大圆倾斜相交角度范围为40°～50°，所述第二标记线与所述第一大圆倾斜相交角度范围为5°～15°，所述第三标记线与所述第一大圆倾斜相交角度范围为0°～10°。

2.根据权利要求1所述的球体，其特征在于，所述第一标记线的中点为所述第一大圆与所述第二大圆的交点，所述第四标记线的延长线与所述第一标记线的延长线的夹角范围为25°～35°。

3.根据权利要求1所述的球体，其特征在于，所述标记线的宽度与所述球体大小相适配。

4.一种球体的高速旋转运动参数检测方法，球体上设有如权利要求1～3任一项所述的标记线，其特征在于，该方法包括以下步骤：

S1：根据球体的尺寸、最大旋转速度n、以及最大飞行速度V确定图像采集区域的长度x和宽度y，以及图像采集频率：间隔f秒采集一次；

S2：连续采集M帧球体运动图像，M≥2；

S3：从M帧球体运动图像中选取相邻的第一帧图像以及第二帧图像，根据所述第一帧图像以及第二帧图像中同一标记线的位置变化，计算球体的旋转运动参数；

其中，球体以速度V运动f秒的位移小于x和y，以使选取的相邻的第一帧图像以及第二帧图像中球体轮廓完整；

间隔时间以使选取的相邻的第一帧图像以及第二帧图像中球体旋转角度小于180°。

5.根据权利要求4所述的高速旋转运动参数检测方法，其特征在于，所述旋转运动参数包括后旋向量、侧旋向量。

6.根据权利要求5所述的高速旋转运动参数检测方法，其特征在于，所述后旋向量的计算方法为：通过第一帧图像以及第二帧图像中同一标记线中点的位置以及球体尺寸计算所述中点在球面上的三维位置，根据所述三维位置计算该中点的旋转角度和旋转方向。

7.根据权利要求5所述的高速旋转运动参数检测方法，其特征在于，所述侧旋向量的计算方法为：通过第一帧图像以及第二帧图像中同一标记线斜率的变化计算该标记线的旋转角度和旋转方向。