[发明专利]球体及其高速旋转运动参数检测方法

说明书

本发明涉及一种球体及其高速旋转运动参数检测方法，为解决现有技术的球面特征点识别、计算复杂且计算结果不可靠等问题，本发明的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。

技术领域

本发明涉及旋转运动参数检测领域，更具体地说，涉及一种球体及其高速旋转运动参数检测方法。

背景技术

对球体的运动分析中球体旋转向量的检测极其重要。传统的旋转向量检测方法为在球体上印刷标记点或三角形状后，在球体运动状态下，间隔拍摄。根据拍摄得到的图像计算球体飞行信息。中国专利CN2010800077501公开了一种高尔夫球体，球体表面设有多个标记点。运动图像采集过程中，需要多台摄像机同时拍摄三个特征标记点，如果第一张的三个标记点中有一个在边缘，下一张将无法拍摄到该标记点；拍摄完成后必须计算三个标记点的对应位置关系，否则无法进行旋转向量计算。而在高尔夫球的高速运动状态下，三个标记点对应位置关系的计算及其复杂，计算结果可靠性低。此外，在高尔夫球的打击过程中可能留下印记，增加特点标记点的识别难度。中国专利CN201310533836.3公开了一种高尔夫球体表面的标记，该标记包括六个三角形，三角形中的其中一个点位于三个垂直大圆的交点位置。在实际应用中，六个三角形，大小不一，在球体快速旋转且摄像头距离较远的情况下，三角形的角端点识别十分困难，三角形也因为分布在球面上发生畸变使角点位置扭曲，且拍摄得到的三角形边缘模糊，很难计算各角端点准确的三维位置。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供用于高速旋转运动参数检测的一种球体及其高速旋转运动参数检测方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种用于高速旋转运动参数检测的球体，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。

优选地，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；第四标记线以及第五标记线的中点分别位于所述第二大圆与第三大圆的两个交点上，且所述第四标记线以及第五标记线相互垂直。

优选地，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°。

优选地，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°。

优选地，所述标记线的宽度与所述球体大小相适配。

本发明还提供一种球体的高速旋转运动参数检测方法，球体上设有上述的标记线，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。