CN102068808B - 基于无线传感器网络的台球自动计分系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于无线传感器网络技术的台球自动计分系统。系统由用于台球识别的识别节点(1)、用于比分统计和显示的比分显示节点(2)、用于判断击球选手身份的选手选择节点(3)、用于进行分数调整的遥控调节节点(4)及能够完成数据路由功能的路由节点(5)组成，节点间采用无线方式通信。利用识别节点(1)上的图像传感器和微处理器并根据设定的识别算法程序完成对台球的识别，通过比分显示节点(2)上的计分规则程序完成比赛的计分和显示。本发明的优点在于：将传感器网络技术应用到台球自动计分当中，构建了一种自组网、易部署的无线网络自动计分系统以代替传统的人工或有线的计分方式，方便厂商、比赛场馆及娱乐场所使用，为广大台球爱好者提供方便。

Description

基于无线传感器网络的台球自动计分系统

技术领域

本发明涉及台球娱乐或比赛活动中的分数统计和显示。

技术背景

台球运动十分普及，参与者最多的是英式台球和美式台球，由于计分方法及台球球体样式的不同，造成比赛计分复杂。现有的台球计分方法有多种，总体可以归结为两类方法：人工计分和自动计分，采用的计分设备主要有电子记分牌、手动记分牌和自动计分装置三种。虽然台球计分方法很多，但电子计分牌和手动计分牌方法基本上都要通过人工参与的方式来进行分数统计，耗费人力；而自动计分装置又通常只能针对一种台球玩法进行计分，并且设备用有线方式连接，部署复杂。

发明内容

针对以上问题，本发明旨在提出一种基于无线传感器网络的台球计分系统，该系统能根据英式或美式台球的比赛方式，识别球体，计算比赛得分，同时由于该系统采用无线传感器网络技术，系统可扩展性强，易于部署，能够为台球运动提供更多方便。

基于无线传感器网络的台球计分系统整体结构由五部分设备构成：识别节点，比分显示节点，选手选择节点，遥控调节节点，路由节点。

每次比赛开始之前，选手通过选手选择节点上的开关按钮通知比分显示节点，准备计分。不同选手上场击球之前，按下选手选择节点上的选手切换按键，通知比分显示节点准备为该选手计分。

球桌上每个入球的通道安装一个识别节点。当有入球时，识别节点的触发开关触发微处理器中断程序，微处理器控制图像传感器芯片完成对入球图像信息采集，并对采集到的数据以一定规则进行取样，通过台球识别算法程序完成对入球的识别，并将入球特征码送给比分显示节点；比分显示节点根据特征码和比赛规则程序完成选手计分。为适应英式台球和美式台球的不同计分规则，识别节点上设有拨动开关，可以用来选择不同的识别程序对两类台球进行识别。

比分显示节点上可以安装多个显示设备，通过不同节点送来的信息完成对不同场比赛选手的计分，以达到同时显示多场比赛比分的目的。

如果计分过程中由于各种原因出现了计分错误，可以使用遥控调节节点对比分进行调整，一个比分显示节点对应一个遥控调节节点。

为了防止无线信号受到阻挡或目的节点太远而无法直接完成数据传输，系统中所有的节点自组织成为一个分布式无线传感器网络，彼此之间可以相互完成数据转发，保证数据无误到达。

本发明将图像识别及传感器网络技术应用到台球自动计分中，计分系统利用成熟的电子设备，采用无线信号进行数据传送，具有部署方便、简单实用、扩展性强等特点。该发明可以给广大台球爱好者及比赛运动员和裁判员带来很大方便，提高台球运动的普及率。

附图说明

图1为本发明的系统整体结构及部署图。

图2为本发明的英式台球识别软件程序流程框图。

图3为本发明的美式台球识别软件程序流程框图。

图4为本发明的识别节点的结构示意图。

图5为本发明的比分显示节点的结构示意图。

图6为本发明的选手选择节点的结构示意图。

图7为本发明的遥控调节节点的结构示意图。

图8为本发明的路由节点的结构示意图。

具体实施方式

如图1所述，基于无线传感器网络的台球自动计分系统由识别节点、比分显示节点、选手选择节点、遥控调节节点以及路由节点构成。每个球桌的六个入球通道处都设置一个识别节点，用来完成对入球的识别；每个球桌都有一个选手选择节点，用来切换不同的选手，以便计分；比分显示节点根据接收到的入球信息完成比分的统计和显示；路由节点根据实际场地情况进行部署，主要用来中继数据；遥控调节节点用来调整比赛分数。

每个球桌至少要有六个识别节点和一个选手选择节点，由于比分显示节点可以连接多个显示设备，因此可以多个比赛场地共用，遥控调节节点与比分显示节点一一对应。路由节点主要用来转发节点间的数据，以扩展传输距离。节点间自组织成为分布式网络，通过无线信号进行通信，节点彼此间可以相互转发数据。

如图2所述，基于无线传感器网络的台球自动计分系统对于英式台球的软件识别程序流程如下：首先当有入球发生时，微处理控制图像传感器获取入球图像信息，并读取RGB图像数据；根据图像数据识别球体边沿，并在边沿内均匀提取若干像素点的值，并根据数值所代表的颜色将像素点分组；若仅有一个组中的像素点最多，则在该组中任一点所代表的颜色就是入球球体的颜色，否则提取更多像素点进行判断，直到有一个最多点的组出现；最后根据球体的颜色将其特征码送入比分显示节点。

如图3所述，基于无线传感器网络的台球自动计分系统对于美式台球的软件识别程序流程如下：首先当有入球发生时，微处理控制图像传感器获取入球图像信息，并读取RGB图像数据；根据图像数据识别球体边沿，并在边沿内均匀提取若干像素点的值，并根据数值所代表的颜色将像素点分组；若某一组中的像素点数目大于所有点数的80％，则该球为全色球，组中任一点的颜色为该球的颜色；如果没有一组点数目超过80％，且除白色组和黑色组外还存在其它颜色的组，则该球为花色，该组中任一点所代表的颜色就是该花球彩色部分的颜色。否则提取更多像素点进行判断。最后根据球体的颜色将其特征码送入比分显示节点。

如图4所述，识别节点由图像传感器芯片OV7648、微处理器芯片MSP430、触发开关、拨动开关、射频芯片CC2420、电池、天线以及静态随机存储器SRAM和FLASH存储器组成。识别节点安装在球桌入球通道处，以便于图像传感器进行数据采集；当通道内有入球下落时，入球拨动触发开关，改变开关连通状态，触发微处理器中断程序，微处理器利用中断程序打开图像传感器对入球进行数据采集，并根据图1或图2给出的台球识别算法完成对入球的识别，并将入球的特征码发送给比分显示节点，比分显示节点根据比赛规则设定的程序完成计分和显示；拨动开关用来选择英式台球或美式台球的识别方法，根据比赛的不同可以预先设置；出于节电考虑，通常情况下识别节点处于睡眠状态，入球下落时触发开关会唤醒节点。

如图5所述，比分显示节点由微处理器芯片MSP430、射频芯片CC2420、天线、显示单元、电池、外接电源接口以及静态随机存储器SRAM和FLASH存储器构成。其中显示单元可以使用液晶显示设备也可以使用数码管设备，考虑到显示单元往往功耗较高，所以可以利用外接电源接口进行供电。比分显示节点根据选手选择节点送来的数据判断当前需要计分的一方；同时，比分显示节点中的微处理器根据识别节点发送过来的入球特征码判断当前的计分方法，同时根据特征码按照比赛规则给出比分；比分显示在显示单元上。根据同时参加比赛的场次不同，可以设置多个显示单元，以便于显示多场比赛的结果。在比赛过程中如果出现异常情况，出现计分错误，选手可以利用遥控调节节点对比分显示节点发出指令，以此来完成比分的调整。

如图6所述，选手选择节点由微处理器芯片MSP430、射频芯片CC2420、开关、选手切换按键、电池、天线以及静态随机存储器SRAM和FLASH存储器组成。比赛开始前先打开开关，此时选手选择节点会发送数据给比分显示节点，让其出于就绪状态，准备计分；同样比赛结束后关闭开关，此时比分显示节点也停止计分。在比赛过程中，选手在上场击球前要按下选手切换按键，选手选择节点会将该信息送至比分显示节点，比分显示节点将据此给某一选手计分。

如图7所述，遥控调节节点由微处理器芯片MSP430、射频芯片CC2420、天线、电池、按键(“上、下、左、右”方向键4个，“加、减、退出”控制键3个)、静态随机存储器SRAM和FLASH存储器组成。当比赛出现异常情况，出现计分错误，选手可以利用遥控调节节点向比分显示节点发送调整指令，完成比分调整。具体是利用遥控调节节点上的方向键选择比分显示节点的错误计分显示单元，并利用控制键完成比分增减调整和调整后的退出。每个遥控调节节点与一个比分显示节点对应。

如图8所述，路由节点由微处理器芯片MSP430、射频芯片CC2420、天线、电池、静态随机存储器SRAM和FLASH存储器组成。路由节点的主要作用是用来转发节点间通信的数据，以此来拓展数据传送距离或保证数据传送的正确性。

综上，本系统的计分过程为：1、根据将要进行的英式台球或美式台球比赛，拨动识别节点上的拨动开关，选择台球识别方式。2、打开选手选择节点上的开关，通知比分显示节点准备进行计分。3、不同选手上场前按下选手选择节点上的选手切换按键，通知比分显示节点准备为该选手计分。4、当通道内有球落下时，识别节点的触发开关被触动，微处理器的中断程序控制图像传感器完成入球图像的采集，并根据识别程序完成入球的识别后，将入球特征码送给比分显示节点。5、比分显示节点根据入球特征码以及比赛计分程序完成入球的计分和显示。6、若出现计分错误，可以利用遥控调节节点进行比分调整。7、赛后关闭选手选择节点上的开关，比赛计分结束。

图1，图2中的具体数据要根据识别节点的安装情况进行优化，也可以使用其他优化后的数据，但原理相同。节点电池可以采用普通干电池也可用充电电池。识别节点安装时要尽量使得图像传感器获取的入球图像占整个图像的比例适中；本发明各节点可以使用其它微处理器、图像传感器以及射频芯片，原理一样。

以上发明可由台球用品生产厂家，台球娱乐、比赛场所采用。

Claims (2)

1.一种基于无线传感器网络的台球自动计分系统，其特征在于整个系统包括：识别节点(1)、比分显示节点(2)、选手选择节点(3)、遥控调节节点(4)以及路由节点(5)，各节点间通过无线方式进行通信，每个比赛球台至少应配置一个选手选择节点(3)，同时在球桌的每个入球通道处配置一个识别节点(1)，遥控调节节点(4)和比分显示节点(2)可以多个比赛球桌共用，路由节点(5)用来转发其它各节点间的通信数据，当节点受障碍物阻挡或距离目的节点过远无法直接与其进行通信时可以通过路由节点或其它节点完成数据转发，识别节点(1)通过采集入球的图像信息并利用微处理器内部的台球识别算法程序完成台球的识别，比分显示节点(2)根据识别节点(1)发送的台球特征码和相关比赛规则完成比赛分数的统计和显示。

2.根据权利要求1所述的一种基于无线传感器网络的台球自动计分系统，其特征在于所述的识别节点(1)的内部模块连接为：微处理器MSP430分别与图像传感器OV7648、SRAM静态随机存储器、FLASH存储器、射频模块CC2420、触发开关、拨动开关相连，天线与射频模块CC2420相连，供电电池可采用干电池或可充电电池。

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