[发明专利]一种用于乒乓球轨迹捕捉的双目多目标匹配与筛选方法

说明书

本申请提供了一种用于乒乓球轨迹捕捉的双目多目标匹配与筛选方法，其包括以下步骤：对双目多目标图像进行匹配，得到有效坐标点匹配对的组合；对得到的有效坐标点匹配对的组合进行三维重建，得到多个同时出现在双目立体视觉系统中的乒乓球的空间坐标点；利用多个同时出现在双目立体视觉系统中的乒乓球的空间坐标点进行多目标筛选，得到有效运动目标乒乓球的空间坐标点。本申请用于乒乓球轨迹捕捉的双目多目标匹配与筛选方法通过对目标进行匹配、重建和多目标筛选，能够在复杂的多乒乓球场景中定位和筛选出有效运动目标，可以同时适用于普通的单球对打场景以及乒乓球多球训练场景。

技术领域

本申请属于机器视觉技术领域，具体涉及一种用于乒乓球轨迹捕捉的双目多目标匹配与筛选方法。

背景技术

双目立体视觉是机器视觉的一种重要形式，它是基于视差原理并利用成像设备从不同的位置获取被测物体的两幅图像，通过计算图像对应点间的位置偏差，来获取物体三维几何信息的方法。

现有的乒乓球轨迹捕捉中使用的双目立体视觉系统大多用于乒乓球机器人的回球场景。在乒乓球机器人的回球场景中，只能在视野中只有单个乒乓球的情况下使用，而无法用于多乒乓球的情况。

发明内容

为至少在一定程度上克服相关技术中存在的问题，本申请提供了一种用于乒乓球轨迹捕捉的双目多目标匹配与筛选方法。

根据本申请实施例的第一方面，本申请提供了一种用于乒乓球轨迹捕捉的双目多目标匹配与筛选方法，其包括以下步骤：

对双目多目标图像进行匹配，得到有效坐标点匹配对的组合；

对得到的有效坐标点匹配对的组合进行三维重建，得到多个同时出现在双目立体视觉系统中的乒乓球的空间坐标点；

利用多个同时出现在双目立体视觉系统中的乒乓球的空间坐标点进行多目标筛选，得到有效运动目标乒乓球的空间坐标点。

上述用于乒乓球轨迹捕捉的双目多目标匹配与筛选方法中，所述步骤对双目多目标图像进行匹配的具体过程为：

利用双目立体视觉系统采集某一帧图像对，该图像对包括左相机图像和右相机图像；并分别在左相机图像和右相机图像中检测乒乓球的坐标点；

利用双目立体视觉系统的标定参数，分别对应将检测到的左相机图像和右相机图像中的乒乓球的坐标点转换成左相机校正图中的坐标点和右相机校正图中的坐标点；

遍历搜索所有左相机校正图中的坐标点与右相机校正图中的坐标点的组合；

计算每对组合中坐标点之间的极线距离；

判断极线距离是否满足极线约束，并记录满足极线约束的组合中的坐标点；

遍历记录的满足极线约束的坐标点匹配对的组合，通过唯一性约束和次序约束从该坐标点匹配对的组合中筛选出有效的坐标点匹配对的组合。

进一步地，所述将检测到的左相机图像中的乒乓球的坐标点转换成左相机校正图中的坐标点的具体过程为：

假设左相机图像中的乒乓球的坐标点PL[i],i＝1,2,3,L,m的坐标为(u₀,v₀)，左相机校正图中的坐标点PRL[i],i＝1,2,3,L,m的坐标为(u,v)，则：

式中，ML表示左相机的3*3内参数矩阵，ProjL表示左相机的3*4校正图投影矩阵，ML^-1表示矩阵ML的逆矩阵，u₁,v₁,z₁,u₂,v₂,u₃,v₃,z₃均为中间计算数值。