CN103143158A - 一种提高斯诺克台球击中率的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种提高斯诺克台球击中率的方法，该方法解决了当球杆沿水平方向、在过球心的垂直面击打时，击球力度和击打位置的判断，并且统计目标球落袋时估计的击球位置和击打力度，将其输入桌球机，进球率达到97%以上，因此，能够直观的指导人们如何击打。该方法首先根据相邻帧离散的台球位置，以及跟踪的球的运动轨迹分析母球以及目标球碰撞前后的运动状态，再对母球和目标球碰撞前后的运动速度进行比较、判断，给出比赛中关注的一些数据，包括：击球位置和击打力度，并且统计目标球落袋时估计的击球位置和击打力度。本发明给出击球位置和击打力度，并且统计目标球落袋时的击球位置和击打力度，将其输入桌球机，进球率达到97%以上。

Description

一种提高斯诺克台球击中率的方法

技术领域

本发明涉及应用于体育运动领域的计算机辅助对台球进行用力分析的方法，更具体的说，是涉及一种提高斯诺克台球击中率的方法。

背景技术

斯诺克（Snooker）台球和美式台球是深受人们广泛欢迎的一项体育运动，国际上经常举行各种大赛。而在比赛时，为了提高运动员的水平，经常要对运动员击出的球做一些技术数据的统计，特别是对击球方向和击打力度的判断，因为有时，当人们击球，如果球杆击打台球的边缘部位，由于角度过斜，并且力度掌握不当，便会发生“滑杆”现象，说明主球的球面上不都是可以用球杆击打的位置，而是有一定范围限制的，存在安全击球区，所以，在打球的时候，击球方向和力度的掌握相当重要，因此，找到一种估计击球位置和击打力度的方法非常必要，这些对指导人们如何击球、掌握和提高台球的技能有着重要的意义。而且，目前开发了一种通用体育训练考评系统，利用该系统可以精确的跟踪球的运动位置，为该方法的实现提供了保障。

发明内容

本发明的目的是要提出一种提高斯诺克台球击中率的方法，该方法解决了当球杆沿水平方向、在过球心的垂直面击打时，击球力度和击打位置的判断，并且统计目标球落袋时估计的击球位置和击打力度，将其输入桌球机，进球率达到97%以上。该方法首先根据相邻帧离散的台球位置，分析母球以及目标球碰撞前后的运动状态，再对母球和目标球碰撞前后的运动速度进行比较、判断，给出比赛中关注的一些数据，包括：运动员的击球位置和击打力度，并且统计目标球落袋时估计的击球位置和击打力度，将其输入桌球机，进球率达到97%以上。

本发明的技术方案是这样实现的：一种提高斯诺克台球击中率的方法，该方法基于一个通用体育考评系统，包括摄像头、斯诺克台球桌、视频采集器、计算机以及桌球机；所述摄像头安装于斯诺克台球桌台面中心的上方，摄像头最大视角涵盖台球桌台面，摄像头连接至视频采集器，视频采集器连接至计算机，设定台球桌台面长边为X轴、短边为Y轴。该方法的步骤包括：

a.获取一杆斯诺克台球运动的连续帧图像，可以确定各帧图像中各台球的台面平面坐标位置，以及台球的运动轨迹；其中，台球坐标是台球的球心点坐标；

b.确定各帧图像中各个台球的坐标位置点的特征值，所述特征值包括：各个台球当前帧坐标点与前一帧坐标点构成的直线针对X轴的斜率、两坐标点的X坐标之间的差值、Y坐标之间的差值、两坐标点的直线距离、直线与X轴正方向的夹角；

c.在连续帧中，依据各个台球的位置坐标变化，计算母球碰撞前的运动路程和运动时间、母球碰撞后到落袋前以及母球碰撞后到下一次碰撞前的运动路程和运动时间、目标球碰撞后到落袋前以及目标球碰撞后到下一次碰撞前的运动路程和运动时间；

所述计算母球、目标球碰撞前后的运动路程和运动时间是：

c1.根据各帧图像中各个台球的坐标位置点的特征值：两坐标点的X坐标之间的差值和Y坐标之间的差值，使用分段求和得出母球碰撞前的运动路程、母球碰撞后到落袋前以及母球碰撞后到下一次碰撞前的运动路程、目标球碰撞后到落袋前以及目标球碰撞后到下一次碰撞前的运动路程；

c2.在c1步骤中计算台球运动路程时，同时计算母球碰撞前的帧数、母球碰撞后到落袋前以及母球碰撞后到下一次碰撞前的帧数、目标球碰撞后到落袋前以及目标球碰撞后到下一次碰撞前的帧数。由于系统采用的是摄像头取景技术，因此，将帧数除以摄像头每秒采集的帧数，即得母球碰撞前的运动时间、母球碰撞后到落袋前以及母球碰撞后到下一次碰撞前的运动时间、目标球碰撞后到落袋前以及目标球碰撞后到下一次碰撞前的运动时间；

d.计算目标球碰撞后的质心初速度；

所述计算目标球碰撞后的质心初速度是：

d1.判断目标球碰撞后是否发生纯滚动，也就是判断目标球碰撞后到落袋前以及目标球碰撞后到下一次碰撞前其质心是否发生匀速滚动；

所述判断目标球碰撞后是否发生纯滚动是：

d11.判断

是否成立；公式中S₂为目标球碰撞后到落袋前以及目标球碰撞后到下一次碰撞前的运动路程、t₂为目标球碰撞后到落袋前以及目标球碰撞后到下一次碰撞前的运动时间、u为球桌的摩擦系数、g为重力加速度；如果成立，目标球碰撞后到落袋前以及目标球碰撞后到下一次碰撞前不发生纯滚运动；否则，目标球发生纯滚运动；

d2.根据目标球碰撞后到落袋前以及目标球碰撞后到下一次碰撞前是否发生纯滚动，得出目标碰撞后的质心运动初速度；

所述计算目标球碰撞后的质心运动初速度是：

d21.如果目标球碰撞后到落袋前以及目标球碰撞后到下一次碰撞前不发生纯滚运动，目标球碰撞后的质心运动初速度的计算公式为

公式中V₂为目标球碰撞后的质心运动初速度、S₂为目标球碰撞后到落袋前以及目标球碰撞后到下一次碰撞前的运动路程、t₂为目标球碰撞后到落袋前以及目标球碰撞后到下一次碰撞前的运动时间、u为球桌的摩擦系数、g为重力加速度；

d22.如果目标球碰撞后到落袋前以及目标球碰撞后到下一次碰撞前发生纯滚运动，目标球碰撞后的质心运动初速度满足公式

公式中V₂为目标球碰撞后的质心运动初速度、S₂为目标球碰撞后到落袋前以及目标球碰撞后到下一次碰撞前的运动路程、t₂为目标球碰撞后到落袋前以及目标球碰撞后到下一次碰撞前的运动时间、u为球桌的摩擦系数、g为重力加速度。

e.计算母球碰撞前的质心末速度；母球碰撞前的质心末速度计算公式为

公式中α为母球碰撞前的质心运动方向与目标球碰撞后的质心运动方向夹角、V₂为目标球碰撞后的质心运动初速度、d为目标球到母球改变方向前坐标的运动轨迹直线的距离、R为台球半径、V为母球碰撞前的质心末速度；

f.判断母球的击球位置；

所述判断母球的击球位置是：

f1.计算母球碰撞前的平均速度，其计算公式为

公式中S为母球碰撞前的运动路程、t为母球碰撞前的运动时间；

f2.比较母球碰撞前的平均速度和母球碰撞前的质心末速度；如果母球碰撞前的平均速度小于母球碰撞前的质心末速度，击球位置是在球心的正上方大于台球半径的0.4倍击球；如果母球碰撞前的平均速度等于母球碰撞前的质心末速度，击球位置是在球心的正上方等于台球半径的0.4倍击球；如果母球碰撞前的平均速度大于母球碰撞前的质心末速度，击球位置是在球心的正上方小于台球半径的0.4倍击球，或者在球心正下方击球；

所述判断击球位置是在球心的正上方小于台球半径的0.4倍击球，或者在球心正下方击球是：

f21.判断母球碰撞前是否发生纯滚动，即公式Vt+0.5ugt²=S是否成立，公式中S为母球碰撞前的运动路程、t为母球碰撞前的运动时间、V为母球碰撞前的质心末速度、u为球桌的摩擦系数、g为重力加速度；如果母球碰撞前发生纯滚动，则上述公式不成立，此时如果公式

成立，公式中V为母球碰撞前的质心末速度、u为球桌的摩擦系数、g为重力加速度、R为台球半径、t₀为母球开始作纯滚动的临界时间，则击球位置为球心正下方击打；否则，击球位置为在球心的正上方小于台球半径的0.4倍击球；

f22.如果母球碰撞前不发生纯滚动，则击球位置是在球心的正上方小于台球半径的0.4倍击球，或者在球心正下方击球；

g.计算球杆击打母球的击打力度，此时根据步骤f判断的击球位置得出击打力度；

所述计算母球的击打力度是：

g1.如果击球位置是在球心的正上方大于台球半径的0.4倍击球，此时判断母球在碰撞前是否发生纯滚动，即判断公式Vt-0.5ugt²=S是否成立，公式中S为母球碰撞前的运动路程、t为母球碰撞前的运动时间、V为母球碰撞前的质心末速度、u为球桌的摩擦系数、g为重力加速度；

所述判断母球碰撞前是否发生纯滚动是：

g11.如果公式Vt-0.5ugt²=S不成立，公式中S为母球碰撞前的运动路程、t为母球碰撞前的运动时间、V为母球碰撞前的质心末速度、u为球桌的摩擦系数、g为重力加速度；即母球碰撞前发生纯滚动，击打力度的计算公式为

公式中F为击打力度、V为母球碰撞前的质心末速度、Δt为击球时间、u为球桌的摩擦系数、g为重力加速度、M为台球的质量、t₀为母球开始作纯滚动的临界时间；

g12.如果母球碰撞前没有发生纯滚动，击打力度的计算公式为

公式中F为击打力度、V为母球碰撞前的质心末速度、Δt为击球时间、t为母球碰撞前的运动时间、u为球桌的摩擦系数、g为重力加速度、M为台球的质量；

g2.如果击球位置是在球心的正上方等于台球半径的0.4倍击球，此时母球所受击打力度的计算公式为公式中F为击打力度、S为母球碰撞前的运动路程、t为母球碰撞前的运动时间、Δt为击球时间、M为台球的质量；

g3.如果击球位置是在球心的正上方小于台球半径的0.4倍击球，或者在球心正下方击球，此时判断母球碰撞前是否发生纯滚动，即判断公式Vt+0.5ugt²=S是否成立，公式中S为母球碰撞前的运动路程、t为母球碰撞前的运动时间、V为母球碰撞前的质心末速度、u为球桌的摩擦系数、g为重力加速度。

所述计算母球的击打力度是：

g31.如果此时母球碰撞前发生纯滚动，则击打力度满足公式

公式中F为击打力度、V为母球碰撞前的质心末速度、Δt为击球时间、t₀为母球开始作纯滚动的临界时间、u为球桌的摩擦系数、g为重力加速度、M为台球的质量；

g32.如果此时母球碰撞前不发生纯滚动，则击打力度满足公式

公式中F为击打力度、V为母球碰撞前的质心末速度、Δt为击球时间、t为母球碰撞前的运动时间、u为球桌的摩擦系数、g为重力加速度、M为台球的质量。

h.重复步骤a到步骤g，统计目标球落袋时的击球位置和击打力度，并且将统计的击球位置和击打力度输入桌球机。

发明的有益效果是：根据台球的运动轨迹分析母球以及目标球碰撞前后的运动状态，给出比赛中十分关注的一些数据，包括：击球位置和击打力度，并且统计目标球落袋时的击球位置和击打力度，将其输入桌球机，进球率达到97%以上，因此，能够直观的指导人们如何击打，对提高人们击球水平、掌握和提高台球的技能有着重要的意义。

下面结合附图和实施例对本发明作一详细描述。

附图说明

图1为方法的流程图

图2为球桌示意图

图3为建立的击球和碰撞模型

图4为母球和目标球的碰撞模型

图5为球杆击打母球上半部分模型

图6为球杆击打母球上半部分模型

具体实施方式

实施例

本实施例为一种提高斯诺克击中率的方法，参见图1到6，该方法基于一个摄像头、台球桌、视频采集卡、计算机以及桌球机；所述摄像头安装在台球桌台面中心上方处，摄像头最大视角刚好含盖台球桌台面，摄像头连接至视频采集器，视频采集器连接至计算机；本实施例台球桌为斯诺克台球桌，X轴为台球桌台面边库长边、Y轴为台球桌台面边库短边。该方法的步骤包括：

a.获取一杆斯诺克台球运动的连续帧图像，可以确定各帧图像中各台球的台面平面坐标位置，以及台球的运动轨迹；其中，台球坐标是台球的球心点坐标；

b.确定各帧图像中各个台球的坐标位置点的特征值，所述特征值包括：各个台球当前帧坐标点与前一帧坐标点构成的直线针对X轴的斜率、两坐标点的X坐标之间的差值、Y坐标之间的差值、两坐标点的直线距离、直线与X轴正方向的夹角；

c.在连续帧中，依据各个台球的位置坐标变化，计算母球碰撞前的运动路程和运动时间、母球碰撞后到落袋前以及母球碰撞后到下一次碰撞前的运动路程和运动时间、目标球碰撞后到落袋前以及目标球碰撞后到下一次碰撞前的运动路程和运动时间；

所述计算母球、目标球碰撞前后的运动路程和运动时间是：

c1.根据各帧图像中各个台球的坐标位置点的特征值：两坐标点的X坐标之间的差值和Y坐标之间的差值，使用分段求和得出母球碰撞前的运动路程、母球碰撞后到落袋前以及母球碰撞后到下一次碰撞前的运动路程、目标球碰撞后到落袋前以及目标球碰撞后到下一次碰撞前的运动路程；

c2.在c1步骤中计算台球运动路程时，同时计算母球碰撞前的帧数、母球碰撞后到落袋前以及母球碰撞后到下一次碰撞前的帧数、目标球碰撞后到落袋前以及目标球碰撞后到下一次碰撞前的帧数。由于系统采用的是摄像头取景技术，因此，将帧数除以摄像头每秒采集的帧数，即得母球碰撞前的运动时间、母球碰撞后到落袋前以及母球碰撞后到下一次碰撞前的运动时间、目标球碰撞后到落袋前以及目标球碰撞后到下一次碰撞前的运动时间；

d.计算目标球碰撞后的质心初速度；

所述计算目标球碰撞后的质心初速度是：

d1.判断目标球碰撞后是否发生纯滚动，也就是判断目标球碰撞后到落袋前以及目标球碰撞后到下一次碰撞前其质心是否发生匀速滚动；

所述判断目标球碰撞后是否发生纯滚动是：

d11.判断

是否成立；公式中S₂为目标球碰撞后到落袋前以及目标球碰撞后到下一次碰撞前的运动路程、t₂为目标球碰撞后到落袋前以及目标球碰撞后到下一次碰撞前的运动时间、u为球桌的摩擦系数、g为重力加速度；如果成立，目标球碰撞后到落袋前以及目标球碰撞后到下一次碰撞前不发生纯滚运动；否则，目标球发生纯滚运动；

d2.根据目标球碰撞后到落袋前以及目标球碰撞后到下一次碰撞前是否发生纯滚动，得出目标碰撞后的质心运动初速度；

所述判断目标球碰撞后的质心运动初速度是：

d21.如果目标球碰撞后到落袋前以及目标球碰撞后到下一次碰撞前不发生纯滚运动，目标球碰撞后的质心运动初速度的计算公式为

公式中V₂为目标球碰撞后的质心运动初速度、S₂为目标球碰撞后到落袋前以及目标球碰撞后到下一次碰撞前的运动路程、t₂为目标球碰撞后到落袋前以及目标球碰撞后到下一次碰撞前的运动时间、u为球桌的摩擦系数、g为重力加速度；

d22.如果目标球碰撞后到落袋前以及目标球碰撞后到下一次碰撞前发生纯滚运动，目标球碰撞后的质心运动初速度满足公式

公式中V₂为目标球碰撞后的质心运动初速度、S₂为目标球碰撞后到落袋前以及目标球碰撞后到下一次碰撞前的运动路程、t₂为目标球碰撞后到落袋前以及目标球碰撞后到下一次碰撞前的运动时间、u为球桌的摩擦系数、g为重力加速度。

e.计算母球碰撞前的质心末速度；母球碰撞前的质心末速度计算公式为

公式中α为母球碰撞前的质心运动方向与目标球碰撞后的质心运动方向夹角、V₂为目标球碰撞后的质心运动初速度、d为目标球到母球改变方向前坐标的运动轨迹直线的距离、R为台球半径、V为母球碰撞前的质心末速度；

f.判断母球的击球位置；

所述计算母球的击球位置是：

f1.计算母球碰撞前的平均速度，其计算公式为

公式中S为母球碰撞前的运动路程、t为母球碰撞前的运动时间；

f2.比较母球碰撞前的平均速度和母球碰撞前的质心末速度；如果母球碰撞前的平均速度小于母球碰撞前的质心末速度，击球位置是在球心的正上方大于台球半径的0.4倍击球；如果母球碰撞前的平均速度等于母球碰撞前的质心末速度，击球位置是在球心的正上方等于台球半径的0.4倍击球；如果母球碰撞前的平均速度大于母球碰撞前的质心末速度，击球位置是在球心的正上方小于台球半径的0.4倍击球，或者在球心正下方击球；

所述判断击球位置是在球心的正上方小于台球半径的0.4倍击球，或者在球心正下方击球是：

f21.判断母球碰撞前是否发生纯滚动，即公式Vt+0.5ugt²=S是否成立，公式中S为母球碰撞前的运动路程、t为母球碰撞前的运动时间、V为母球碰撞前的质心末速度、u为球桌的摩擦系数、g为重力加速度；如果母球碰撞前发生纯滚动，则上述公不成立，此时如果公式

成立，公式中V为母球碰撞前的质心末速度、u为球桌的摩擦系数、g为重力加速度、M为台球的质量、t₀为母球开始作纯滚动的临界时间、R为台球半径，击球位置为球心正下方击打；否则，击球位置为在球心的正上方小于台球半径的0.4倍击球；

f22.如果母球碰撞前不发生纯滚动，则击球位置是在球心的正上方小于台球半径的0.4倍击球，或者在球心正下方击球；

g.计算球杆击打母球的击打力度，此时根据步骤f判断的击球位置得出击打力度；

所述计算母球的击打力度是：

g1.如果击球位置是在球心的正上方大于台球半径的0.4倍击球，此时判断母球在碰撞前是否发生纯滚动，即判断公式Vt-0.5ugt²=S是否成立，公式中S为母球碰撞前的运动路程、t为母球碰撞前的运动时间、V为母球碰撞前的质心末速度、u为球桌的摩擦系数、g为重力加速度；

所述判断母球碰撞前是否发生纯滚动是：

g11.如果公式Vt-0.5ugt²=S不成立，公式中S为母球碰撞前的运动路程、t为母球碰撞前的运动时间、V为母球碰撞前的质心末速度、u为球桌的摩擦系数、g为重力加速度；即母球碰撞前发生纯滚动，击打力度的计算公式为公式中F为击打力度、V为母球碰撞前的质心末速度、Δt为击球时间、u为球桌的摩擦系数、g为重力加速度、M为台球的质量、t₀为母球开始作纯滚动的临界时间；

g12.如果母球碰撞前没有发生纯滚动，击打力度的计算公式为

公式中F为击打力度、V为母球碰撞前的质心末速度、Δt为击球时间、t为母球碰撞前的运动时间、u为球桌的摩擦系数、g为重力加速度、M为台球的质量；

g2.如果击球位置是在球心的正上方等于台球半径的0.4倍击球，此时母球所受击打力度的计算公式为

公式中F为击打力度、S为母球碰撞前的运动路程、t为母球碰撞前的运动时间、Δt为击球时间、M为台球的质量；

g3.如果击球位置是在球心的正上方小于台球半径的0.4倍击球，或者在球心正下方击球，此时判断母球碰撞前是否发生纯滚动，即判断公式Vt+0.5ugt²=S是否成立，公式中S为母球碰撞前的运动路程、t为母球碰撞前的运动时间、V为母球碰撞前的质心末速度、u为球桌的摩擦系数、g为重力加速度。

所述计算母球的击打力度是：

g31.如果此时母球碰撞前发生纯滚动，则击打力度满足公式

公式中F为击打力度、V为母球碰撞前的质心末速度、Δt为击球时间、t₀为母球开始作纯滚动的临界时间、u为球桌的摩擦系数、g为重力加速度、M为台球的质量；

g32.如果此时母球碰撞前不发生纯滚动，则击打力度满足公式公式中F为击打力度、V为母球碰撞前的质心末速度、Δt为击球时间、t为母球碰撞前的运动时间、u为球桌的摩擦系数、g为重力加速度、M为台球的质量。

h.重复步骤a到步骤g，统计目标球落袋时的击球位置和击打力度，并且将统计的击球位置和击打力度输入桌球机。

本实施例具体程序执行是：

a.先读取数据库中相应帧的位置坐标串pResult，解析得到球的台面坐标。pResult串值是由系统自带的自动定位系统生成的含有各个球坐标的坐标串，传到数据库中，只需用程序直接读取。

a1.解析前，在pResult坐标串中彩球编号按黄球、绿球、棕球、蓝球、粉球、黑球分别为C31-C37，红球编号为R11-R25，白球的编号是W10。

a2.解析后彩球编号对应于C31-C37顺序转换成0-5，坐标值不变。红球编号对应于R11-R25顺序转换成6-20，坐标值不变。白球编号由W10转换成21，坐标值不变。

b.为了使程序更容易编写和实现，因此要计算各点的特征值。

计算各帧图像中各台球的坐标位置的特征值，其特征值包括：

假设母球在第三帧的坐标为(x1,y1)，在第二帧图像的坐标为(x2,y2)，则母球在第三帧的点的特征值为：

x_diff=x1-x2

y_diff=y1-y2

slope=y_diff/x_diff

$\mathrm{distce}=\sqrt{x\_{\mathrm{diff}}^2+y\_{\mathrm{diff}}^2}$

公式中x₁为母球的横坐标，x₂为母球的纵坐标，x_diff为母球相邻帧之间的横坐标差值，y_diff为母球相邻帧之间的纵坐标差值，slope为母球相邻帧之间的运动斜率，distce为母球相邻帧之间的距离。

c.按照读入的台球坐标，分析母球以及目标球碰撞前后的运动状态，再对母球和目标球碰撞前后的运动速度进行比较、判断，给出一杆斯诺克台球的击球位置和击打力度。

c1.击球位置的判断，包括：在球心的正上方大于台球半径的0.4倍击球；在球心的正上方等于台球半径的0.4倍击球；在球心正上方小于台球半径的0.4倍击球；在球心正下方击球；具体程序执行为：

首先求解母球、目标球碰撞前后的运动路程和运动时间。计算当前球当前帧点的特征值，对母球起始帧和碰撞帧之间的各帧点的特征值distce进行累加求和，结果记为S，即母球碰撞前的运动路程；对母球碰撞帧和中止帧之间的各帧点的特征值distce进行累加求和，结果记为S₁，其中，中止帧为母球落袋前以及母球下一次碰撞前的帧数，即母球碰撞后的运动路程；对目标球起始帧和中止帧之间的各帧点的特征值distce进行累加求和，结果记为S₂，其中，中止帧为目标球落袋前以及目标球下一次碰撞前的帧数，即目标球碰撞后的运动路程；此时在计算台球运动路程时，同时计算母球碰撞前的帧数、母球碰撞后到落袋前以及母球碰撞后到下一次碰撞前的帧数、目标球碰撞后到落袋前以及目标球碰撞后到下一次碰撞前的帧数。再将帧数除以摄像头每秒采集的帧数，即得母球碰撞前的运动时间t、母球碰撞后到落袋前以及母球碰撞后到下一次碰撞前的运动时间t₁、目标球碰撞后到落袋前以及目标球碰撞后到下一次碰撞前的运动时间t₂；而台球碰撞、落袋的判断以及碰撞帧是根据函数Is_it_coll_a_ball，这些为已知条件。

再判断

是否成立，公式中V₂为目标球碰撞后的质心运动初速度、S₂为目标球碰撞后到落袋前以及目标球碰撞后到下一次碰撞前的运动路程、t₂为目标球碰撞后到落袋前以及目标球碰撞后到下一次碰撞前的运动时间、u为球桌的摩擦系数、g为重力加速度；如果成立，得出母球碰撞后的质心初速度V₂的计算公式为

公式中V₂为目标球碰撞后的质心运动初速度、S₂为目标球碰撞后到落袋前以及目标球碰撞后到下一次碰撞前的运动路程、t₂为目标球碰撞后到落袋前以及目标球碰撞后到下一次碰撞前的运动时间、u为球桌的摩擦系数、g为重力加速度；否则，V₂满足公式

公式中V₂为目标球碰撞后的质心运动初速度、S₂为目标球碰撞后到落袋前以及目标球碰撞后到下一次碰撞前的运动路程、t₂为目标球碰撞后到落袋前以及目标球碰撞后到下一次碰撞前的运动时间、u为球桌的摩擦系数、g为重力加速度；再根据母球碰撞前的质心末速度

其中

公式中α为母球碰撞前的质心运动方向与目标球碰撞后的质心运动方向夹角、V₂为目标球碰撞后的质心运动初速度、d为目标球到母球改变方向前坐标的运动轨迹直线的距离、R为台球半径、V为母球碰撞前的质心末速度；

然后比较母球碰撞前的质心末速度V和母球碰撞前的平均速度

公式中S为母球碰撞前的运动路程、t为母球碰撞前的运动时间；如果

公式中S为母球碰撞前的运动路程、t为母球碰撞前的运动时间，V为母球碰撞前的质心初速度，击球位置为在球心的正上方大于台球半径的0.4倍击球；

如果

公式中S为母球碰撞前的运动路程、t为母球碰撞前的运动时间，V为母球碰撞前的质心初速度，击球位置为在球心的正上方等于台球半径的0.4倍击球；

如果

公式中S为母球碰撞前的运动路程、t为母球碰撞前的运动时间，V为母球碰撞前的质心初速度；如果Vt+0.5ugt²=S不成立，公式中S为母球碰撞前的运动路程、t为母球碰撞前的运动时间、V为母球碰撞前的质心末速度、u为球桌的摩擦系数、g为重力加速度，此时如果

公式中V为母球碰撞前的质心末速度、u为球桌的摩擦系数、g为重力加速度、R为台球半径、t₀为母球开始作纯滚动的临界时间，则击球位置为球心的正下方击打，否则，击球位置为在球心的正上方小于台球半径的0.4倍击球；

如果

公式中S为母球碰撞前的运动路程、t为母球碰撞前的运动时间，V为母球碰撞前的质心初速度，如果Vt+0.5ugt²=S成立，公式中S为母球碰撞前的运动路程、t为母球碰撞前的运动时间、V为母球碰撞前的质心末速度、u为球桌的摩擦系数、g为重力加速度，此则击球位置为在球心的正上方小于台球半径的0.4倍击球或者在球心的正下方击打。

c2.击打力度的计算；具体程序执行为：

如果

公式中S为母球碰撞前的运动路程、t为母球碰撞前的运动时间，V为母球碰撞前的质心初速度，而且Vt-0.5ugt²=S不成立，公式中S为母球碰撞前的运动路程、t为母球碰撞前的运动时间、V为母球碰撞前的质心末速度、u为球桌的摩擦系数、g为重力加速度，击打力度F的计算公式为

其中，

公式中F为击打力度、V为母球碰撞前的质心末速度、Δt为击球时间、t₀为母球开始作纯滚动的临界时间、u为球桌的摩擦系数、g为重力加速度、M为台球的质量；

如果

公式中S为母球碰撞前的运动路程、t为母球碰撞前的运动时间，V为母球碰撞前的质心初速度，而且Vt-0.5ugt²=S成立，公式中S为母球碰撞前的运动路程、t为母球碰撞前的运动时间、V为母球碰撞前的质心末速度、u为球桌的摩擦系数、g为重力加速度，击打力度F的计算公式为

公式中F为击打力度、V为母球碰撞前的质心末速度、Δt为击球时间、t为母球碰撞前的运动时间、u为球桌的摩擦系数、g为重力加速度、M为台球的质量；

如果公式中S为母球碰撞前的运动路程、t为母球碰撞前的运动时间，V为母球碰撞前的质心初速度，击打力度F的计算公式为

公式中F为击打力度、Δt为击球时间、t为母球碰撞前的运动时间、S为母球碰撞前的运动路程、M为台球的质量

如果

公式中S为母球碰撞前的运动路程、t为母球碰撞前的运动时间，V为母球碰撞前的质心初速度，而且Vt+0.5ugt²=S不成立，公式中S为母球碰撞前的运动路程、t为母球碰撞前的运动时间、V为母球碰撞前的质心末速度、u为球桌的摩擦系数、g为重力加速度，击打力度F的计算公式为

其中，公式中F为击打力度、V为母球碰撞前的质心末速度、Δt为击球时间、t₀为母球开始作纯滚动的临界时间、u为球桌的摩擦系数、g为重力加速度、M为台球的质量；

如果

公式中S为母球碰撞前的运动路程、t为母球碰撞前的运动时间，V为母球碰撞前的质心初速度，而且Vt+0.5ugt²=S成立，公式中S为母球碰撞前的运动路程、t为母球碰撞前的运动时间、V为母球碰撞前的质心末速度、u为球桌的摩擦系数、g为重力加速度，击打力度F的计算公式为公式中F为击打力度、V为母球碰撞前的质心末速度、Δt为击球时间、t为母球碰撞前的运动时间、u为球桌的摩擦系数、g为重力加速度、M为台球的质量；

d.重复步骤a到步骤c，统计目标球落袋时的击球位置和击打力度，并且将统计的击球位置和击打力度输入桌球机。

因此，便可以给出一杆斯诺克台球的击球位置和击打力度，并且统计出目标球落袋时的击球位置和击打力度，将其输入桌球机，进球率达到97%以上，能够直观的指导人们如何击打，对人们掌握和提高台球的技能有着重要的意义。

当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明的权利要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种提高斯诺克台球击中率的方法，该方法基于一个通用体育考评系统，包括摄像头、斯诺克台球桌、视频采集器、计算机以及桌球机；所述摄像头安装于斯诺克台球桌台面中心的上方，摄像头最大视角涵盖台球桌台面，摄像头连接至视频采集器，视频采集器连接至计算机，设定台球桌台面长边为X轴、短边为Y轴；该方法计算了当球杆沿水平方向、在过球心的垂直面击打时的击球力度和击打位置，并且统计目标球落袋时得出的击球位置和击打力度，将得出的值输入桌球机验证；其特征在于，该方法的步骤包括：

a.获取一杆斯诺克台球运动的连续帧图像，确定各帧图像中各台球的台面平面坐标位置，以及台球的运动轨迹，其中，台球坐标是台球的球心点坐标；

b.确定各帧图像中各个台球的坐标位置点的特征值，所述特征值包括：各个台球当前帧坐标点与前一帧坐标点构成的直线针对X轴的斜率、两坐标点的X坐标之间的差值、Y坐标之间的差值、两坐标点的直线距离、直线与X轴正方向的夹角；

c.在连续帧中，依据各个台球的位置坐标变化，计算母球碰撞前的运动路程和运动时间、母球碰撞后到落袋前以及母球碰撞后到下一次碰撞前的运动路程和运动时间、目标球碰撞后到落袋前以及目标球碰撞后到下一次碰撞前的运动路程和运动时间；

d.根据步骤c给出的母球、目标球碰撞前后的运动路程和运动时间，计算目标球碰撞后的质心初速度；

e.计算母球碰撞前的质心末速度；母球碰撞前的质心末速度计算公式为

公式中α为母球碰撞前的质心运动方向与目标球碰撞后的质心运动方向夹角、V₂为目标球碰撞后的质心运动初速度、d为目标球到母球改变方向前坐标的运动轨迹直线的距离、R为台球半径、V为母球碰撞前的质心末速度；

f.判断母球的击球位置；

g.计算球杆击打母球的击打力度，此时根据步骤f判断的击球位置得出击打力度；

h.重复步骤a到步骤g，统计目标球落袋时的击球位置和击打力度，并且将统计的击球位置和击打力度输入桌球机。

2.根据权利要求1所述一种提高斯诺克台球击中率的方法，其特征在于，所述计算母球、目标球碰撞前后的运动路程和运动时间：

c1.根据各帧图像中各个台球的坐标位置点的特征值：两坐标点的X坐标之间的差值和Y坐标之间的差值，使用分段求和得出母球碰撞前的运动路程、母球碰撞后到落袋前以及母球碰撞后到下一次碰撞前的运动路程、目标球碰撞后到落袋前以及目标球碰撞后到下一次碰撞前的运动路程；

c2.在c1步骤中计算台球运动路程时，同时计算母球碰撞前的帧数、母球碰撞后到落袋前以及母球碰撞后到下一次碰撞前的帧数、目标球碰撞后到落袋前以及目标球碰撞后到下一次碰撞前的帧数；由于系统采用的是摄像头取景技术，因此，将帧数除以摄像头每秒采集的帧数，即得母球碰撞前的运动时间、母球碰撞后到落袋前以及母球碰撞后到下一次碰撞前的运动时间、目标球碰撞后到落袋前以及目标球碰撞后到下一次碰撞前的运动时间。

3.根据权利要求1所述一种提高斯诺克台球击中率的方法，其特征在于，所述计算目标球碰撞后的质心初速度：

d1.判断目标球碰撞后是否发生纯滚动，也就是判断目标球碰撞后到落袋前以及目标球碰撞后到下一次碰撞前其质心是否发生匀速滚动；

所述判断目标球碰撞后是否发生纯滚动是：

d11.判断

是否成立；公式中S₂为目标球碰撞后到落袋前以及目标球碰撞后到下一次碰撞前的运动路程、t₂为目标球碰撞后到落袋前以及目标球碰撞后到下一次碰撞前的运动时间、u为球桌的摩擦系数、g为重力加速度；如果成立，目标球碰撞后到落袋前以及目标球碰撞后到下一次碰撞前不发生纯滚运动；否则，目标球发生纯滚运动；

d2.根据目标球碰撞后到落袋前以及目标球碰撞后到下一次碰撞前是否发生纯滚动，得出目标碰撞后的质心运动初速度；

所述计算目标球碰撞后的质心运动初速度是：

d21.如果目标球碰撞后到落袋前或者目标球碰撞后到下一次碰撞前不发生纯滚运动，目标球碰撞后的质心运动初速度的计算公式为

公式中V₂为目标球碰撞后的质心运动初速度、S₂为目标球碰撞后到落袋前以及目标球碰撞后到下一次碰撞前的运动路程、t₂为目标球碰撞后到落袋前以及目标球碰撞后到下一次碰撞前的运动时间、u为球桌的摩擦系数、g为重力加速度；

d22.如果目标球碰撞后到落袋前以及目标球碰撞后到下一次碰撞前发生纯滚运动，目标球碰撞后的质心运动初速度满足公式

公式中V₂为目标球碰撞后的质心运动初速度、S₂为目标球碰撞后到落袋前以及目标球碰撞后到下一次碰撞前的运动路程、t₂为目标球碰撞后到落袋前以及目标球碰撞后到下一次碰撞前的运动时间、u为球桌的摩擦系数、g为重力加速度。

4.根据权利要求1所述一种提高根据斯诺克台球击中率的方法，其特征在于，所述判断母球的击球位置：

f1.计算母球碰撞前的平均速度，其计算公式为

公式中S为母球碰撞前的运动路程、t为母球碰撞前的运动时间；

f2.比较母球碰撞前的平均速度和母球碰撞前的质心末速度；如果母球碰撞前的平均速度小于母球碰撞前的质心末速度，击球位置是在球心的正上方大于台球半径的0.4倍击球；如果母球碰撞前的平均速度等于母球碰撞前的质心末速度，击球位置是在球心的正上方等于台球半径的0.4倍击球；如果母球碰撞前的平均速度大于母球碰撞前的质心末速度，击球位置是在球心的正上方小于台球半径的0.4倍击球，或者在球心正下方击球；

所述判断击球位置是在球心的正上方小于台球半径的0.4倍击球，或者在球心正下方击球是：

f21.判断母球碰撞前是否发生纯滚动，即公式Vt+0.5ugt²=S是否成立，公式中S为母球碰撞前的运动路程、t为母球碰撞前的运动时间、V为母球碰撞前的质心末速度、u为球桌的摩擦系数、g为重力加速度；如果母球碰撞前发生纯滚动，则上述公式不成立，此时如果公式成立，公式中V为母球碰撞前的质心末速度、u为球桌的摩擦系数、g为重力加速度、R为台球半径、t₀为母球开始作纯滚动的临界时间，则击球位置为球心正下方击打；否则，击球位置为在球心的正上方、小于台球半径的0.4倍击球；

f22.如果母球碰撞前不发生纯滚动，则击球位置是在球心的正上方小于台球半径的0.4倍击球，或者在球心正下方击球。

5.根据权利要求1所述一种提高斯诺克台球击中率的方法，其特征在于，所述计算母球的击打力：

g1.如果击球位置是在球心的正上方大于台球半径的0.4倍击球，此时判断母球在碰撞前是否发生纯滚动，即判断公式Vt-0.5ugt²=S是否成立，公式中S为母球碰撞前的运动路程、t为母球碰撞前的运动时间、V为母球碰撞前的质心末速度、u为球桌的摩擦系数、g为重力加速度；

所述判断母球碰撞前是否发生纯滚动是：

g11.如果公式Vt-0.5ugt²=S不成立，公式中S为母球碰撞前的运动路程、t为母球碰撞前的运动时间、V为母球碰撞前的质心末速度、u为球桌的摩擦系数、g为重力加速度；即母球碰撞前发生纯滚动，击打力度的计算公式为公式中F为击打力度、V为母球碰撞前的质心末速度、Δt为击球时间、u为球桌的摩擦系数、g为重力加速度、M为台球的质量、t₀为母球开始作纯滚动的临界时间；

g12.如果母球碰撞前没有发生纯滚动，击打力度的计算公式为

公式中F为击打力度、V为母球碰撞前的质心末速度、Δt为击球时间、t为母球碰撞前的运动时间、u为球桌的摩擦系数、g为重力加速度、M为台球的质量；

g2.如果击球位置是在球心的正上方等于台球半径的0.4倍击球，此时母球所受击打力度的计算公式为

公式中F为击打力度、S为母球碰撞前的运动路程、t为母球碰撞前的运动时间、Δt为击球时间、M为台球的质量；

g3.如果击球位置是在球心的正上方小于台球半径的0.4倍击球，或者在球心正下方击球，此时判断母球碰撞前是否发生纯滚动，即判断公式Vt+0.5ugt²=S是否成立，公式中S为母球碰撞前的运动路程、t为母球碰撞前的运动时间、V为母球碰撞前的质心末速度、u为球桌的摩擦系数、g为重力加速度；

所述计算母球的击打力度是：

g31.如果此时母球碰撞前发生纯滚动，则击打力度满足公式

公式中F为击打力度、V为母球碰撞前的质心末速度、Δt为击球时间、t₀为母球开始作纯滚动的临界时间、u为球桌的摩擦系数、g为重力加速度、M为台球的质量；

g32.如果此时母球碰撞前不发生纯滚动，则击打力度满足公式

公式中F为击打力度、V为母球碰撞前的质心末速度、Δt为击球时间、t为母球碰撞前的运动时间、u为球桌的摩擦系数、g为重力加速度、M为台球的质量。

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