CN106975207A - 基于对标志物捕抓的足球转速的检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于对标志物捕抓的足球转速的检测方法，特点是包括第一及第二高速摄像机、一台高性能工作站及一只足球；在高性能工作站里面安装有Visiual Studio 2015、OpenCV及足球旋转速度检测系统三个软件，第一高速摄像机设在球门的侧面，第二高速摄像机设在球门和射门线的正上方；在足球的顶面及底面分别设有一个圆点，在足球的左面设有一个三角形点，在足球的右面设有一个方形点，在足球的前面设有一个三角形点，在足球的后面设有一个方形点；一个圆点与一个三角形点及一个方形点组成一组且颜色相同，在该组中三角形点及方形点为相邻点，另外一个圆点与一个三角形点及一个方形点组成另一组且颜色相同。其具有能检测足球旋转，还能检测足球飞行的弧线，成本更低，实用性强，检测结构更准确等优点。

Description

基于对标志物捕抓的足球转速的检测方法
技术领域
本发明涉及一种基于对标志物捕抓的足球转速的检测方法。
背景技术
目前，一般用雷达测量足球的射门参数。
雷达测速，就是根据接收到的反射波频移量的计算而得出被测物体的运动速度；也就是在道路旁边架设雷达发射器，向飞行的足球发射雷达波束，再接收反射的回波，通过回波分析测定球速，再计算凭据速度，该方案的缺点如下：
1、作为检测目标，由于足球体积太小，难以准确检测；
2、由于足球的飞行方向多变，难以准确检测；
3、在足球射门检测系统中，除了速度，其射门的角度和弧线也是比较重要的衡量参数，但此方案难以检测足球飞行的射门角度和弧线。
足球在飞行中的旋转，使足球在飞行中产生轨迹变幻莫测的弧线，让守门员难以判断，是影响足球射门的一个重要因素。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足而提供一种基于对标志物捕抓的足球转速的检测方法，其能检测足球旋转，还能检测足球飞行的弧线，成本更低，实用性强，检测结构更准确。
为了达到上述目的，本发明是这样实现的，其是一种基于对标志物捕抓的足球转速的检测方法，其特征在于包括第一高速摄像机、第二高速摄像机、一台高性能工作站、一只足球；在所述高性能工作站里面安装有Visiual Studio 2015、OpenCV及足球旋转速度检测系统三个软件，所述第一高速摄像机设在球门的侧面，所述第二高速摄像机设在球门和射门线的正上方４m至６m处；在所述足球的顶面及底面分别设有一个圆点，两圆点在过球心的Z轴线上；在足球的左面设有一个三角形点，在足球的右面设有一个方形点，足球左面的三角形点与足球右面的方形点在过球心的Y轴线上；在足球的前面设有一个三角形点，在足球的后面设有一个方形点，足球前面的三角形点与足球后面的方形点在过球心的X轴线上；所述Z轴线、Y轴线及X轴线互相垂直；一个圆点与一个三角形点及一个方形点组成一组且颜色相同，在该组中三角形点及方形点为相邻点，另外一个圆点与一个三角形点及一个方形点组成另一组且颜色相同，这样就不会出现标识难以辨别的问题；
检测步骤如下：
步骤一
所述第一高速摄像机及第二高速摄像机对场地进行监控，并将画面传输到高性能工作站；
步骤二
输到高性能工作站里的足球旋转速度检测系统基于Visiual Studio 2015和OpenCV进行处理，系统在通过霍夫梯度法HoughCircles，即调用erod及dilate函数进行腐蚀膨胀，去掉源图内标志物的影响，对画面HSV颜色空间转换，高斯滤波，Canny边缘检测、Sobel水平和垂直梯度对比检测足球的形状，并定位足球的圆心，通过圆心坐标（x,y）的移动，计算出足球实时的运动方向F和速度v1；
步骤三
通过TLD目标跟踪算法TrackerTLD，把足球所在的局部图像提取出来，然后通过轮廓检测技术findContours对足球上的标志物进行识别，寻找足球上面的圆点即handlecicle函数、方形点即cvApproxPoly函数和三角形点即cvHoughLines2函数，并计算出它们的中心点在足球上的位置；
步骤四
足球的旋转可分解为水平方向的旋转以及垂直方向的旋转；第一高速摄像机负责检测足球的水平方向转速v2，第二高速摄像机负责检测足球的垂直方向转速v3；第一高速摄像机在足球范围内识别一组颜色的圆点、正方形点和三角形点，从多次识别结果中选出识别率最高的一个图形作为参考图形，把这个图形作为转速检测的参考图形，然后统计这个图形在Z轴上出现的频率，经计算得出水平方向转速v2，单位是r/s；第二高速摄像机的检测过程类似，只不过识别目标另一组圆点、正方形点和三角形点，经计算得出垂直方向方向转速v3, 单位是r/s；足球的总转速为：，单位是r/s。
在本技术方案中，所述第一高速摄像机、第二高速摄像机的型号均是SONY HXR-NX100；所述高性能工作站的型号是ThinkPad T460。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：
1、足球飞行的评价方式更全面，不仅可以检测足球的速度，还能检测足球飞行的弧线；
2、使用电子技术和图像分析检测方法，对足球进行自动追踪检测，成本更低，实用性强；
3、足球的旋转方向不定，把它分成水平和垂直两个分量分别进行检测，得到更准确结果。
附图说明
图1是本发明的布局图；
图2是本发明的足球立体图；
图3是本发明圆点、方形点及三角形点在足球上的布局图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式作出详细说明，但本发明不局限于所描述的实施方式。对于本领域的普通技术人员而言，在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下对这些实施方式进行多种变化、修改、替换及变形仍落入在本发明的保护范围内。
如图1至图3所示，其是一种基于对标志物捕抓的足球转速的检测方法，包括第一高速摄像机1、第二高速摄像机2、一台高性能工作站3、一只足球4；在所述高性能工作站3里面安装有Visiual Studio 2015、OpenCV及足球旋转速度检测系统三个软件，所述第一高速摄像机1设在球门的侧面，一般情况下，第二高速摄像机2设在球门和射门线的正上方５m处，也可根据实际情况，将第二高速摄像机2设在球门和射门线的正上方４m或６m处；在所述足球4的顶面及底面分别设有一个圆点，两圆点在过球心的Z轴线上；在足球4的左面设有一个三角形点，在足球4的右面设有一个方形点，足球4左面的三角形点与足球4右面的方形点在过球心的Y轴线上；在足球4的前面设有一个三角形点，在足球4的后面设有一个方形点，足球4前面的三角形点与足球4后面的方形点在过球心的X轴线上；所述Z轴线、Y轴线及X轴线互相垂直；一个圆点与一个三角形点及一个方形点组成一组且颜色相同，在该组中三角形点及方形点为相邻点，另外一个圆点与一个三角形点及一个方形点组成另一组且颜色相同，这样就不会出现标识难以辨别的问题；
检测步骤如下：
步骤一
所述第一高速摄像机1及第二高速摄像机2常开，第一高速摄像机1及第二高速摄像机2均对场地进行监控，并将画面传输到高性能工作站3；
步骤二
输到高性能工作站3里的足球旋转速度检测系统基于Visiual Studio 2015和OpenCV进行处理，系统在通过霍夫梯度法HoughCircles，即调用erod及dilate函数进行腐蚀膨胀，去掉源图内标志物的影响，对画面HSV颜色空间转换，高斯滤波，Canny边缘检测、Sobel水平和垂直梯度对比检测足球的形状，并定位足球的圆心，通过圆心坐标（x,y）的移动，计算出足球实时的运动方向F和速度v1；
步骤三
通过TLD目标跟踪算法TrackerTLD，把足球4所在的局部图像提取出来，然后通过轮廓检测技术findContours对足球上的标志物进行识别，寻找足球上面的圆点即handlecicle函数、方形点即cvApproxPoly函数和三角形点即cvHoughLines2函数，并计算出它们的中心点在足球上的位置；
步骤四
足球的旋转可分解为水平方向的旋转以及垂直方向的旋转；第一高速摄像机1负责检测足球的水平方向转速v2，第二高速摄像机2负责检测足球的垂直方向转速v3；第一高速摄像机1在足球范围内识别一组颜色的圆点、正方形点和三角形点，从多次识别结果中选出识别率最高的一个图形作为参考图形，把这个图形作为转速检测的参考图形，然后统计这个图形在Z轴上出现的频率，经计算得出水平方向转速v2，单位是r/s；第二高速摄像机2的检测过程类似，只不过识别目标另一组圆点、正方形点和三角形点，经计算得出垂直方向方向转速v3, 单位是r/s；足球的总转速为：，,单位是r/s。
在本实施例中，所述第一高速摄像机1、第二高速摄像机2的型号均是SONY HXR-NX100；所述高性能工作站的型号是ThinkPad T460。
以上结合附图对本发明的实施方式作出详细说明，但本发明不局限于所描述的实施方式。对于本领域的普通技术人员而言，在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下对这些实施方式进行多种变化、修改、替换及变形仍落入在本发明的保护范围内。

Claims (2)

1.一种基于对标志物捕抓的足球转速的检测方法，其特征在于包括第一高速摄像机（1）、第二高速摄像机（2）、一台高性能工作站（3）、一只足球（4）；在所述高性能工作站（3）里面安装有Visiual Studio 2015、OpenCV及足球旋转速度检测系统三个软件，所述第一高速摄像机（1）设在球门的侧面，所述第二高速摄像机（2）设在球门和射门线的正上方４m至６m处；在所述足球（4）的顶面及底面分别设有一个圆点，两圆点在过球心的Z轴线上；在足球（4）的左面设有一个三角形点，在足球（4）的右面设有一个方形点，足球（4）左面的三角形点与足球（4）右面的方形点在过球心的Y轴线上；在足球（4）的前面设有一个三角形点，在足球（4）的后面设有一个方形点，足球（4）前面的三角形点与足球（4）后面的方形点在过球心的X轴线上；所述Z轴线、Y轴线及X轴线互相垂直；一个圆点与一个三角形点及一个方形点组成一组且颜色相同，在该组中三角形点及方形点为相邻点，另外一个圆点与一个三角形点及一个方形点组成另一组且颜色相同，这样就不会出现标识难以辨别的问题；
检测步骤如下：
步骤一
所述第一高速摄像机（1）及第二高速摄像机（2）对场地进行监控，并将画面传输到高性能工作站（3）；
步骤二
输到高性能工作站（3）里的足球旋转速度检测系统基于Visiual Studio 2015和OpenCV进行处理，系统在通过霍夫梯度法HoughCircles，即调用erod及dilate函数进行腐蚀膨胀，去掉源图内标志物的影响，对画面HSV颜色空间转换，高斯滤波，Canny边缘检测、Sobel水平和垂直梯度对比检测足球的形状，并定位足球的圆心，通过圆心坐标（x,y）的移动，计算出足球实时的运动方向F和速度v1；
步骤三
通过TLD目标跟踪算法TrackerTLD，把足球（4）所在的局部图像提取出来，然后通过轮廓检测技术findContours对足球上的标志物进行识别，寻找足球上面的圆点即handlecircle函数、方形点即cvApproxPoly函数和三角形点即cvHoughLines2函数，并计算出它们的中心点在足球上的位置；
步骤四
足球的旋转可分解为水平方向的旋转以及垂直方向的旋转；第一高速摄像机（1）负责检测足球的水平方向转速v2，第二高速摄像机（2）负责检测足球的垂直方向转速v3；第一高速摄像机（1）在足球范围内识别一组颜色的圆点、正方形点和三角形点，从多次识别结果中选出识别率最高的一个图形作为参考图形，把这个图形作为转速检测的参考图形，然后统计这个图形在Z轴上出现的频率，经计算得出水平方向转速v2，单位是r/s；第二高速摄像机（2）的检测过程类似，只不过识别目标另一组圆点、正方形点和三角形点，经计算得出垂直方向方向转速v3, 单位是r/s；足球的总转速为：，单位是r/s。
2.根据权利要求1所述的基于对标志物捕抓的足球转速的检测方法，其特征在于所述第一高速摄像机（1）、第二高速摄像机（2）的型号均是SONY HXR-NX100；所述高性能工作站的型号是ThinkPad T460。
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