[发明专利]一种基于视觉技术的足球运球绕杆测试方法、装置和设备

说明书

本发明公开了一种基于视觉技术的足球运球绕杆测试方法、装置和设备，涉及体育运动测试技术领域。本发明实施例采用低成本、低功耗、高算力的边缘智能化设备和消费品级2D摄像头，结合AI深度学习中的目标检测算法、人体关节点检测算法，实现了足球运球绕杆运动项目的实时精确测量。使用本发明方案后，可以实时播报出测试人员的足球运球绕杆成绩，计时成绩精度为±0.1s，达到了体育考试级别的要求。本发明解决了现有技术安装部署难、部分犯规无法判断问题，还可以查看测试过程录像和测试过程分析。

技术领域

本发明涉及体育运动测试技术领域，特别涉及一种基于视觉技术的足球运球绕杆测试方法、装置和设备。

背景技术

足球是很多人都比较喜欢的运动，在闲暇之余去踢一场足球，也是十分有趣、好玩的事。不过想要在球场上有好的发挥，进行一些足球的基本训练也是必不可少的，而在基础训练中，足球的绕杆动作就是一种可以很好地提升运动能力的训练方法。同时足球运球绕杆是初中生、高中生和大学生《国家学生体质健康标准》体质健康测试的测试项目，也是体育中考必考项目之一。通过足球运球绕杆可以提高足球控球水平，提高灵敏度，身体协调能力以及控球组合方面的能力。因此，足球运球绕杆的自动化测试设备成了各个学校和体育测试服务机构的刚需。如何快速准确测量足球运球绕杆的成绩是该测试设备的第一目标，同时为每位被测试人员做出动作分析，提出改进意见，也是重要的需求。

现有技术主要通过UWB定位设备、红外光电传感设备等传感设备实现计时、轨迹定位和犯规判断。现有技术使用了较多的设备，安装部署难度大、价格昂贵，由于没有使用摄像头，无法进行测试过程回放与动作分析。如果使用NVR(网络视频录像机)设备进行全场录像则无法快速检索，难以发挥视频的作用。同时由于部分传感设备安装在杆上面，导致撞杆、倒杆等犯规动作无法准确判断。

发明内容

本发明要解决的技术问题，在于提供一种基于视觉技术的足球运球绕杆测试方法、装置和设备，通过部署两个消费级的2D摄像头和一个边缘智能化设备，基于计算机视觉技术使用AI深度学习算法中的目标检测和关节点检测算法进行判断，实现足球运球绕杆的计时、犯规检测等功能，从而解决现有技术安装部署难、部分犯规无法判断问题。

第一方面，本发明提供了一种基于视觉技术的足球运球绕杆测试方法，包括：配置过程、准备过程以及运动过程；

所述配置过程包括：在足球运球绕杆测试区域的前半场一侧设置起点摄像头，手动标定起点线和第一边界区域；在足球运球绕杆测试区域的后半场另一侧设置终点摄像头，手动标定终点线和第二边界区域；起点摄像头和终点摄像头分别自动标定各自测试区域内的所有标志杆位置；

所述准备过程包括：通过起点摄像头对考生脚部进行目标检测，根据脚部检测框与起点线的位置关系判断是否过线，根据脚部检测框超过起点线的时间判断是否抢跑，若抢跑，则重新开始准备过程；

所述运动过程包括：在正常起跑后，根据起点摄像头和终点摄像头获取的视频图像通过AI深度学习算法对考生足球和关节点进行检测，从而根据检测结果与边界区域和标志杆的位置关系或者根据标志杆的目标检测结果判断考生是否犯规，若犯则结束运动过程并重新开始准备过程；若持续无犯规，当判断考生越过终点线时停止计时，计算成绩然后结束运动过程。

进一步地，所述运动过程中，判断考生是否犯规，具体包括：

通过前后两帧球位置坐标与相邻两标志杆间线性关系判断是否绕杆；

通过最外端踝关节点的位置判断是否出界；

通过手腕关节点和足球的位置关系判断是否手球；

通过检测标志杆的宽高比判断是否倒杆。

进一步地，所述运动过程中，通过脚检测和球检测的结果与终点线的位置关系判断是否过终点线。