CN107088301A - 台球桌照明和比赛进行监视器 - Google Patents

Abstract

一种台球桌面照明设备在台球桌表面的表面上提供大体上均匀的照明。框架可支撑一或多个相机、一或多个运动传感器、一或多个麦克风和/或一或多个计算装置，来实现多种创新特征中的任一者。此类特征可包含从一或多个角度的自动比赛进行记录；用于重放、回顾和分析的合并视频轨存储；自动照明和调光控制；从任何移动装置控制所述设备、击球时钟的自动提供等等。

Description

台球桌照明和比赛进行监视器

相关申请

本申请案是2015年7月31日提交的美国专利申请案第 14/815,318号的部分接续案，其要求2014年8月1日提交的美国临 时专利申请案第62/032,187号的权益，上述申请案的内容以引用的方 式并入本文中，就像在本文完全重写一样。

技术领域

本发明大体上涉及台球桌照明，且更明确地说，涉及提供大体上 均匀的台球桌照明，来促进自动化比赛进行监视，包含图像捕获和自 动化图像与视频合并，以及其它相关联的特征。

背景

台球比赛以及相关的桌面比赛多年来已为人所知。此类比赛涉及 在桌面上移动球。通常，用例如球杆等器械来撞击球，从而使球在桌 面表面四处移动来定位，从而撞击和移动其它的球，等等。在一些变 化形式中，将球撞进桌面边缘中或边缘处的被称为球袋的孔中。在其 它变化形式中，撞击球，以便以特定方式与桌面或衬在桌面上的垫子 上的其它球接触，来使所述球保持在桌面表面上。这些比赛具有多种 名称，包含球杆运动、台球、桌球、斯诺克、落袋式台球等等。为了 清楚和方便，此类比赛将统称为台球。

一般来说，最流行的台球形式涉及放在桌上的若干彩色球。多年 来，这项运动已作为一项吸引众多观众的事件并且作为私人消遣或业 余爱好(类似于高尔夫球和网球)吸引了大量的公众兴趣。由于其精彩 的本质，施加现代化视频捕获技术以及计算和成像技术来记录或分析 比赛进行已越来越受到关注。存在比赛进行的多种可用复杂视频记录 方法，例如在锦标赛中，或使用长杆话筒或按策略放置的相机来展现， 其中导演手动指令其相机馈送在比赛期间使用，且其中将远程语音解 说馈入到视频记录中。还存在从手动放置的相机“自助”视频记录的 许多实例，其中视野从某一距离且以透视图覆盖整张桌子和进行者活 动。另外已尝试将相机直接放置在桌子上方，使用图像分析来定位球 并且执行球跟踪，但忽略桌子周围的视图区域以及进行者的活动，进 行者的活动是用摄像机来简单记录比赛进行的突出特征。

然而，在视频记录和图像球辨认系统处的此类尝试未能适用于台 球比赛进行者的较广的一般观众。先前尝试的重要失败原因在于缺乏 一种集成方法来以较低的成本将桌子的照明、视频记录以及球声音和 进行者语音的音频记录这两种形式合并到一种方法中，且与单个集成 设备有关的使用又较容易。

举例来说，为了捕获球的足够高品质图像来允许通过计算机化的 图像分析实现高级比赛进行，台球桌表面应被大体上均匀地照明。为 了通过图像分析实现快速球辨认，通过具有平坦的均匀照明的背景来 最高效地完成图像分析程序的场景分段部分。然而，通常使用安置在 桌子的中心部分上方的一或多个光源来照明台球桌，使得桌子边缘处 的照明明显比中心处差。尽管世界花式台球协会提供以下照明设备规 范，但此类规范并未提出对物体进行成像通常所需的均匀光照水平： “15.灯，桌子的台面和边在每一点必须接收至少520勒克司(48英尺 烛光)的光。屏幕或反射镜配置经过设计，使得桌子的中心并不比桌子的边和角接收显著更多的照明。如果桌子上方的灯具可向旁边移动 (裁判)，那么灯具的最小高度应不低于在桌子的台面上方40英寸 (1.016米)。如果桌子上方的灯具是不可移动的，那么灯具应在桌子的 台面上方不低于65英寸(1.65米)。照在桌子边上的进行者身上的任何 方向的光的强度不应是刺眼的。刺眼的光开始于直视5000勒克司(465 英尺烛光)。场内的其它部分(露天看台等)应接收至少50勒克司(5英 尺烛光)的光”。在此类规范下，对成像分析来说充分的均匀照明无 法轻易获得。因此，对桌子边缘处的球的自动图像分析可导致不准确 的球识别或不够准确的球位置确定。因此，无法用常规的台球桌照明 来高效且成本有效地完成球移动和定位的快速自动图像分析。

另外，需要具有可同时允许准确球移动和定位的比赛进行的一种 视频记录，例如可通过桌子表面的平面中的图像分析来完成，但同时， 在同一视频记录中，提供桌子的近周边周围的进行者活动的视频视 图。

概述

一般来说，依据这些各种实施方案，描述一种台球桌面照明设备， 其提供对台球桌表面的大体上均匀的照明，但还任选地包含作为与嵌 入灯结构本身中的用于记录和观看比赛进行的多个装置集成的组件。 在一种形式中，所述照明设备包含框架，其支撑并非位于中心的灯， 使得没有灯支撑在台球桌表面的中间部分上方。其它照明配置是可能 的。

经过这样配置，所述框架可具有有吸引力的轮廓，且进一步在台 球桌表面上方包含额外物品来实现多种其它特征。举例来说，所述框 架可支撑一或多个相机、一或多个运动传感器、一或多个麦克风和/ 或一或多个计算装置，以实现多种创新特征中的任一者。此类特征可 包含多个相机从一或多个角度的自动比赛进行记录；来自多个相机视 图的自动经重构、合并的视频轨存储，以供重放、回顾和分析；自动 照明和调光控制；来自任何移动装置的对所述设备的控制，等等。可 添加的另一特征是比赛进行和进行者数据的自动跟踪。举例来说，对 桌子表面上的球的分析可促进对击球之间的时间的跟踪，可在比赛进 行的视频显示器上提供时钟信息。在对以下详细描述进行全面回顾和 研究后，这些和其它益处可变得更清楚。

附图简述

至少部分地通过提供以下详细描述中尤其是在结合图式研究时 所描述的台球桌照明和比赛进行监视器，其中：

图1包括如根据本发明的各种实施方案来配置的安置在台球桌 上方的实例照明设备的透视图；

图2包括台球桌的俯视图，用以说明桌子标记对确定光照测量位 点的用途；

图3包括台球桌的俯视图，用以说明桌子标记对确定光照测量位 点的另一用途；

图4包括使用现有技术照明设备照明的台球桌上的光照测量的 三维图；

图5包括使用如根据本发明的各种实施方案配置的照明设备照 明的台球桌上的光照测量的三维图；

图6包括使用如根据本发明的各种实施方案配置的照明设备照 明的台球桌上的光照测量的模拟的三维图；

图7包括如根据本发明的各种实施方案配置的实例照明设备的 俯视图；

图8包括如根据本发明的各种实施方案配置的图7的实例照明设 备的仰视图；

图9包括如根据本发明的各种实施方案使用的光源的平面图；

图10包括如根据本发明的各种实施方案配置的实例照明设备的 光源的电路图；

图11包括根据本发明的各种实施方案的用于安装在台球桌上方 的实例照明设备的框架的一个实例的横截面图；

图12包括根据本发明的各种实施方案的安装在台球桌上方的实 例照明设备的头端透视图图片；

图13A包括根据本发明的各种实施方案的从安装在台球桌表面 的中间部分上方的相机捕获的实例图像；

图13B包括根据本发明的各种实施方案的在来自图13A的图像 之后，从安装在台球桌表面的中间部分上方的相机的依序实例图像捕 获；

图14包括根据本发明的各种实施方案的从安装在台球桌表面的 脚端部分上方的相机捕获的实例图像；

图15包括根据本发明各种实施方案的与其它装置通信的实例照 明设备的框图；

图16包括根据本发明的各种实施方案的用来接通或断开照明设 备并控制光级的实例网页操作者接口；

图17A包括根据本发明的各种实施方案的从安装在台球桌的中 间部分上方的相机和安装在台球桌的头端的相机实时构造的实例复 合图像视频帧；

图17B包括根据本发明的各种实施方案的类似于图17A的从安 装在台球桌的中间部分上方的相机和安装在台球桌的脚端的相机实 时构造的实例复合图像视频帧；

图18A包括根据本发明的各种实施方案的由照明设备执行以在 一个线程上异步地捕获视频帧且在另一线程上异步地对所捕获图像 的场景中的移动执行图像处理的两个线程化过程的实例；

图18B和18C包括根据本发明的各种实施方案的类似于图18A 的那些过程的，由照明设备执行以在两个额外线程上异步地从两个额 外相机捕获视频帧且在另外两个额外线程上异步地对所捕获图像的 场景中的移动执行图像处理的四个额外线程化过程的实例；

图18D(由于大小限制而分为图18DA和18DB)包括根据本发明 的各种实施方案的由照明设备执行以在一个线程上从三个相机异步 地选择视频的个别帧，创建复合单个输出视频流以供显示，且在另一 线程上记录具有对应音频的所创建输出视频的两个线程化过程的实 例；

图19包括根据本发明的各种实施方案的供照明设备执行以合并 来自多个来源的视频流的实例方法的流程图；

图20包括根据本发明的各种实施方案的用于确定球运动来启动 和停止击球时钟的实例执行方法的流程图；

图21A包括根据本发明的各种实施方案的在击球时钟倒计时的 情况下，从安装在台球桌的中间部分上方的相机和安装在台球桌的头 端的相机实时构造的一系列复合图像视频帧的实例；

图21B包括根据本发明的各种实施方案的在击球时钟倒计时的 情况下，从安装在台球桌的中间部分上方的相机和安装在台球桌的头 端的相机实时构造的一系列复合图像视频帧的实例，其中在确定球移 动之后，构造最终图像视频帧；

图22包括示出如根据本发明的各种实施方案确定的潜在母球目 标的实例图像视频帧；

图23包括根据本发明的各种实施方案的用于确定球运动的实例 执行方法的流程图；

图24包括根据本发明的各种实施方案的用于确定球运动和母球 运动的实例执行方法的流程图。

熟练的技术人员将了解，为了简单和清楚而说明图中的元件，且 未必已按比例绘制。举例来说，图中的一些元件的尺寸和/或相对定 位可能相对于其它元件夸大，以有助于增强对本发明的各种实施方案 的理解。并且，为了促进这些各种实施方案的较清楚的视图，通常不 描绘在商业上可行的实施方案中有用或必要的常见但熟知的元件。将 进一步了解，某些动作和/或步骤可以特定发生次序描述或描绘，但 所属领域的技术人员将理解，相对于序列的这种特殊性实际上是不需 要的。还将理解，本文所使用的术语和表达具有如上文所陈述的技术 领域中的技术人员赋予此类术语和表达的一般技术含义，除了本文已另外陈述不同的特定含义的情况。

详述

现在参看图式，且具体参看图1，现在将呈现用于照明台球桌表 面110且与这些教示中的许多教示兼容的例示性照明设备100。台球 桌表面110由桌子115支撑，且由界定台球桌表面的边缘的垫子117 定界。照明设备100包含框架120，其被配置来以间隔距离Z将一或 多个灯130支撑在台球桌表面110上方。为了实现比赛进行图像捕获 和分析特征中的某一些，一或多个灯130包含以为台球桌表面110提 供大体上均匀的光照的配置安装在框架120中的一或多个光源。尽管 本发明中所论述的实例涉及各种外围照明方法，但预期可应用用于提 供均匀光照的任何照明布置，例如以按策略放置的灯、透镜、反射器、 遮光器、漫射器等的任何组合来使用。

将进一步相对于图2到6来论述均匀光照的概念。进行不同的若 干组光照测量，来证实所公开的照明方法的均匀光照。图2示出如何 使用在脚端210处标记为1、2和3以及在桌边220处标记为1到7 的桌子标记来在桌子表面上建立测量点230，其中来自所述桌子标记 的投影240相交。将Extech英尺烛光/勒克司照度计防止在被由钻石 台球(DiamondBilliards)制造的典型的头顶中心台球桌灯照明的标准 台球桌上的测量点中的每一者处，其它周围光源关闭。下文在表1中 以英尺烛光和勒克司两者列出图2中示出的测量点处的光照测量。表 1进一步注明平均光照(AVG)、测量的变化系数(CV)(其为可能性分布 或频率分布的经标准化的散布量度，且定义为标准偏差与均值或平均 值的比率)，以及测量的标准偏差(STD)。

表1

钻石台球灯(以尺烛光为单位)

钻石台球灯(以勒克司为单位)

表2列出在其它周围光源关闭的情况下，使用根据图1以及7到 12的方法配置的灯在台球桌的相同测量点处取得的光照测量结果。

表2

智能台球灯(以尺烛光为单位)

智能台球灯(以勒克司为单位)

图3示出建立光照测量点X的类似方法，不同之处在于扩大点X 以包含标记投影与垫子117的相交部分，来为更多的台球桌表面110 确定照明均匀性。使用这些测量点来重新测量具有标准钻石台球灯的 桌子的光照，结果显示在下文的表3中以及图4中。并且，可在芝加 哥区域的两个商业桌球机构中具有其它常用中心桌灯的若干其它桌 球台上进行测量，测量结果类似于下文的表3中示出的那些结果。

表3

钻石台球灯(史蒂夫茨维尔(Stevensville)，2014年7月15日)

用上文列出对其的第一测量结果的原型灯照明的台球桌的光照 也重新测量，但将调光器设定为使用图3的测量点，将平均照明输出 调整为较接近市售的钻石台球灯。在下文的表4中列出且在图5中示 出结果。

表4

为了进一步说明此方法，使用市售照明、光线跟踪、模拟程序(来 自LTI Optics的光适应软件)来产生根据表4和图5的数据照明的台 球桌的模拟光照级。下文在表5中列出且在图6中示出的模拟结果与 分开取得的物理光照测量结果大体一致。

表5

SBL模拟桌球_08(原型1，2014年7月19日)

因此，本文所描述的布置示范示范台球桌表面的介于约50英尺 烛光与115英尺烛光之间的大体上均匀的光照。简而言之，代替于仅 使用中间桌子读数时15％或在垫子处包含光照时28％的变化，所公开 的照明设备具有使用中间桌子读数时仅3％和在垫子处使用光照时仅 7％的变化系数。简而言之，所公开的照明设备的垫子到垫子总光照 均匀性比标准台球桌灯的中间桌子光照均匀性好。因此，所述桌子的 大体上均匀的光照将包含如图3中所示的上文所述的位置处所测得 的从垫子到垫子的约14％或以下，更优选10％或以下的光照变化系 数。

返回到上文测量的实例照明方法，且参考图7到8，框架120安 装在台球桌表面上方，一或多个光源130安装在框架120中。所述光 源可包含以在台球桌表面110的周边周围的配置安装在框架120中的 光源130。所述周边将通常对应于投影在台球桌表面110的垫子或边 缘上方的区域。举例来说，框架120可被配置来将一或多个灯130安 装在距台球桌110的边缘给定水平距离内，例如在垫子117的边缘的 垂直突出部分的十英寸内，且更优选在五英寸内。在一种方法中，所 述一或多个灯不是放置在中心，使得无光源放置在台球桌表面110的 中间部分的大约正上方。台球桌表面110的中间部分将通常理解为对 应于表面110的图3的脚端210标记2和4的投影之间以及从图3的 桌边220标记的约标记2到约标记8的区域。

在一种方法中，框架120被配置来将若干对710一或多个灯130 以大体上垂直的配置安装在台球桌表面110的每个角上方。在另一方 面中，框架120被配置来将一或多个灯130中的两个沿台球桌表面 110的每一长边大体上相等地隔开，如图1中示出。框架120可进一 步包含横跨框架120的中间部分160的中间框架部分720，其在安装 在台球桌表面110上方时，对应于台球桌表面110的中间部分。

光源130可包括任何合适的光源。在示出的实例中，光源130各 自包含以线性配置安装的一组发光二极管(LED)灯930，例如图9中 示出。在此实例中，光源130是由PHILIPS制造的现成的灯条，其具 有LED灯930安装在上面的安装表面940，此处仅以线性配置，尽 管除呈线性配置的那些组合之外，还可安装额外的LED灯。安装表 面940中的安装孔950促进将光源130安装到框架120。电连接件960 允许到电源或驱动器或到另一光源130的有线连接，使得一个电源或 驱动器可为一个以上光源130供电并驱动一个以上光源130。

图10示出用于为照明设备的光源130供电的实例驱动器或电力 电路，在此实例中，PHILIPS XITANIUM 75W，0.7到2.0A，0到10V 调光装置。此处，将光源130分为两组，其中每一组具有其自己的完 全相同的电路1010和1012。每一电路又包含与光源130串联连接的电源1020、电阻器1030和变阻器1040。变阻器1040控制流经LED 光源130的电流的量，从而整组控制灯的亮度。或者，且如此项技术 中众所周知，可使用脉冲宽度调制(PWM)电路来调制光强度。

一般来说，框架120进一步支撑遮光器、反射器等，以将光从光 源130引导到台球桌表面，并保护进行者的眼睛，使其免于直接曝光 于LED。或者或另外，可添加一或多个反射器和/或漫射器元件，以 使来自LED的光漫射，且提供更均匀的美学。在图11中示出的框架 1120的内部部分的实例设计中，框架1120呈暗灯槽(即，狭窄的倒置 槽)的形状，充当光源支撑、反射器以及漫射器的固持件。暗灯槽框 架1120的内部结构中是大体上中空的，其被配置来通过顶部部分或 内部结构的与暗灯槽框架的在安装时最接近台球桌表面的部分相对 的上支撑构造1124来支撑一或多个灯。暗灯槽框架1120的相对侧从 顶部部分向下延伸，从而包围所述灯并支撑反射性表面。示出的实例 是从挤制铝构造，且沿着顶部表面和内部表面的长度具有连续t形槽， 以为支撑件提供附接点，来将框架安装到房间天花板，且用于附接摄 像机750或其它装置。所述t形槽容纳t形槽螺母和螺丝/螺栓1122， 其沿着t形槽轨道滑动以辅助各种附接。框架的上部支撑构造1124 支撑照明元件(此处LED电路板1140支撑LED 1130)，使其面向桌子 表面的方向。在此实例中，支撑LED 1130使其基本上面朝下，换句 话说，使得支撑LED 1130的平面基本上与桌子表面水平，但其它布 置是可能的。然而，来自LED 1130的光在多个方向上发射，且可能 在某人的视野中太亮而令人走神。

为了使所述光扩散，且允许进行者比赛而无来自的LED 1130的 分心，框架1120支撑一或多个漫射器。在图11的示出实例中，示出 特定漫射器布置，其重新引导来自LED1130的光线，所述光线将以 其它方式被框架吸收，或以不撞击桌子的方式引导，以便适当地照明 台球桌表面，且仍漫射来自LED 1130的光，且以便不使进行者分心。 在此实例中，第一装有镜子的漫射器1150安置在光源(例如LED 1130) 与框架1120的背对台球桌表面的中心的外壁1126之间。背表面1155 装有镜子，且漫射器1150的较厚部分的其余部分是由在装有镜子的 表面1155进行反射之前和之后，使反射的光漫射的物质构造。漫射 器1150的宽度基本上与台球桌表面垂直定向，使得漫射器1150的装 有镜子的表面1155使光朝台球桌的中心反射，以帮助提供桌子表面 的充足照明。在一种方法中，此漫射器1150是市售漫射器(Evonik Platinum Ice OM001X1)，且厚度为0.34英寸。对于图11中示出的设 计的铝挤制，装有镜子的漫射器在图11的横截面中从顶部到底部为 1.8英寸，且对于标准大小9英尺袋式台球桌，沿着框架的侧边为95.8 英寸，且沿着框架的端部为45.8英寸。其它长度是可能的。

支撑底部漫射器1160，以安置在光源(例如LED 1130)与台球桌 表面之间。在此实例中，底部漫射器1160是市售漫射器(Evonik Satin Ice OD002DF)，其厚度为0.08英寸，且宽度为2.125英寸。此漫射 器1160使LED 1130的光漫射，使得比赛进行者不会因为可从个别 LED发出的强光而分心。代替地，使所观察的光漫射，以提供看起 来更均匀的光。此漫射还使光以更均匀的方式在桌子表面上扩散。另 外，底部漫射器1160保护LED 1130，使其免受球杆撞击。

第二装有镜子的漫射器1170安置在光源(例如LED 1130)与框架 1120的面向台球桌表面的中心的内壁1128之间。内壁1128可定义t 形槽通道1129，其任选地支撑额外元件，例如一或多个相机、运动 传感器，或照明设备的中间区段160。在此实例中，第二装有镜子的 漫射器1160是市售漫射器(Evonik Platinum Ice OM001X1)，其厚度 为0.118英寸，宽度为1.3英寸，且对于标准大小的9英尺袋式台球 桌，沿着框架的侧边为95.8英寸，且沿着框架的端部为45.8英寸。 其它长度是可能的。第二装有镜子的漫射器1170安置成一角度，使 得其装有镜子的表面1175将光大体上朝底部漫射器1160和第一装有 镜子的漫射器1150反射，以通过底部漫射器1160且经由离开第一装 有镜子的漫射器1140的额外反射，来影响台球桌表面处的更多光的 方向。漫射器1150、1160和1170至少延伸框架1120的对应于LED 130沿着其支撑的框架的长度的长度，但漫射器1150、1160和1170 可沿着所述框架延伸任何长度。通常，例如，底部漫射器1160将在 整个框架1120周围延伸，以为框架1120提供更均匀的美学。

图12中示出如安装在台球桌上方的框架1120的实例实施方式， 其中组合的内部框架镜和漫射器配置使来自LED的光平滑，从而产 生桌子表面上的有美感的均匀光照。

再次参看图7和8，中间框架部分720可被配置来支撑多种其它 元件，以将多种特征添加到照明设备。举例来说，提供多种功能所需 的电气和/或计算元件中的所有或一些可安装在中间框架部分720的 顶部侧，从而不被进行者看见。在一种应用中，A/C电源插排722安 装到中间框架部分720，以将插座电力提供给各种元件。A/C开关724 提供照明设备100的主要电力开关。

在一个方面，框架120的中间部分720支撑中间相机730，其被 引导来记录台球桌表面110的图像。相机730可安装成使得图像传感 器处于基本上与桌子表面平行且在桌子上方足够高的平面内，使得相 机透镜将整个桌子表面区域投影到其图像传感器上。如果必要，取决 于相机透镜和图像传感器大小，且为了使图1中的距离Z保持在优选 高度内，从桌子到相机的光径可与45度镜或类似的光学布置偏离， 使得图像传感器垂直于桌子表面。实际上，使光径距离在框架720的 中间部分内可水平调整，以便不改变框架在桌子上方的优选高度，但 仍获得完整的桌子表面区域到图像传感器上的映射。在任一配置中， 来自中间相机730的一个视频帧将整个桌子表面映射到图像传感器 上，以达到快速且高效图像处理的目的。通过照明设备所提供得受控 均匀光照，使桌子表面单个帧的图像处理更加高效。

图13A到13B示出中间相机730所捕获的实例图像。如本文进 一步描述的照明设备可包含处理装置745，其处于操作通信以接收中 间相机730所记录的图像。所属领域的技术人员将认识到并了解，此 类处理器装置可包括固定目的硬连线平台，或可包括部分或完全可编 程的平台。所有的这些架构选项都是此项技术众所周知且理解的，且 此处不需要进一步描述。通过这样配置，且如本文进一步描述，处理 装置745还可被配置来基于中间相机730所记录的图像，例如通过使 用图像借助于图像比较技术，或通过使用在逐帧基础上对台球的目标 识别以跟踪帧之间的球运动，来确定台球桌表面110上的球是否在运 动中。接着，处理装置745可至少部分地基于球在运动或非运动中来 自动控制照明设备100的设置。举例来说，响应于确定球在台球桌表 面上不运动，处理装置745实现停止记录或提供来自中间相机730的 图像。因此，处理装置745和中间相机730可一起工作来高效地操作， 因为当图像不变化时，即，在进行者击球之间，没有理由继续传输或 记录台球桌表面110的图像。在一种方法中，处理装置745实现提供 来自中间相机730且来自端部相机750的图像，以如本文所描述，重 构来自相机组合的实时或记录的视频记录。

类似地，在一个实例中，处理装置745被配置来检测中间相机 730的视野中的特定图像，响应于此，处理装置745可实现开始、停 止或暂停图像的记录或提供。举例来说，可将具有特定图像的卡片放 置在台球桌表面上，使其在中间相机730的视野中，或在桌子表面上 方做出特定手势。取决于检测到哪一特定图像，处理装置745可特定 对应方式作出反应。举例来说，响应于检测到一个特定图像(例如卡 片上的大红点或其它唯一指示物)，处理装置745可自动停止与所监 视的比赛有关的程序的执行。以此方式，进行者可在比赛进行的中间 轻易地“暂停”程序，因为处理装置740可响应于检测到特定图像的 去除而自动地重新启动所述程序。类似地，处理装置745可响应于检 测与所述动作相关联的例如卡片上的大绿点等特定图像而自动启动 “新”比赛的记录。

在额外方面，当安装在台球桌表面110上方时，对应于台球桌表 面110的头或脚端部分的框架120的端部分可支撑端部相机750，其 被引导来记录台球桌表面110的至少一部分以及台球桌表面110的与 上方安装有端部相机750的部分相对的头或脚端部分周围的区域的 图像。图14示出端部相机750所捕获的图像的实例。如图7和8中 所说明，框架120可在头和脚端部两者支撑端部相机750，以捕获桌 子两端的图像。端部相机750提供桌子周围的进行者移动以及进行者 的击球方法的视频图像。此类图像可对实时观看、记录或传输有用。 如本文进一步描述，所述图像还可用于将复合视频帧与中间相机730 同时获得的桌子视图图像帧构造在一起。

可使用运动传感器760来促进照明设备的操作。在这点上，处理 装置740可与运动传感器760操作通信，以响应于检测到运动而自动 控制照明设备的设置。在一个实例中，处理装置740可被配置来响应 于运动传感器760在阈值设定时间周期内未能检测到运动，而通过与 A/C开关电路724电子通信，来自动使多个灯130断电。类似地，处 理装置740可被配置来通过与脉冲宽度调制电路1040通信来增加照 明等级，从昏暗变为足以实现如本文所描述的图像捕获和记录的亮 度。在另一实例中，处理装置740可被配置来响应于从第一运动传感 器检测到运动而提供来自第一相机的图像，且响应于从第二运动传感 器检测到运动而提供来自第二相机的图像。举例来说，视频或图像将 从经定向来从从中检测到运动的区域捕获图像的相机记录或传输，以 确保进行者移动被自动记录或传输。

在另一方面，处理装置745可被配置来监视麦克风770所捕获的 声音，以检测具有球杆撞击台球的特征的撞击声，且响应于检测到撞 击声，自动控制照明设备100的设置。麦克风770可安装到框架120， 或作为与处理装置745通信的另一装置(例如摄像机中的一者)。此外， 处理装置可被配置来响应于检测到撞击声，启动来自安装在框架120 的中间框架部分720上的中间相机730的图像的记录或提供，以自动 捕获移动着的球的图像。

上述元件可以多种方式组合，以提供自动化和/或遥控特征的许 多组合。一种此类特征是从与照明设备100无线通信的移动装置完全 控制照明设备并记录来自相机730和750的图像的能力。一般来说， 处理装置被配置来与用户通信装置通信，此处为移动装置1510，但 可使用其它装置，以提供来自一或多个相机730和750的图像，所述 相机经安置来捕获台球桌表面110和/或台球桌表面110周围的区域 的图像。在其它方法中，处理装置可直接与用户通信装置通信。处理 装置可接着与一或多个相机730和750中的至少两个相机通信，以协 调图像的存储，并将所述图像提供给用户通信装置1510。图15中示 出一种此类实例布置，其利用第一和第二处理装置740和745(在图 15中分别为计算机1和计算机2)，其中第一处理装置740正操作照 明设备来接通调整亮度，并开始比赛进行，且其中第二处理装置745 专用于与相机730和750通信，以促进相机的选择，来自所述相机的 个别视频流将存储和/或提供给用户通信装置1510。第二处理装置745 经由有线连接742(例如以太网或类似方法)与第一处理装置740操作 通信，以接收相对于开始和停止图像的观看或记录的命令。此处，通 常可用的路由器装置1520可协调无线通信，例如通过移动装置1510 与照明设备100的处理装置740之间的WiFi。在此实例中，处理装 置745操作服务器，其托管从移动装置1510操作的网页。图16中示 出网页的一个实例。路由器1520为服务器指派本地IP地址，且所述 IP地址在LCD面板1560中显示。移动装置1510通过网页交互来控 制灯，且允许用户通过点击按钮1720来接通或断开灯。网页接口还 允许用户通过在接口中的一系列条1730中的一者上点击来调整光 级。在屏幕上点击较高提供通过条1740向上移动来指示的较高光级。 图16的网页允许通过在经由网页介接的处理装置1641上运行的背景 程序，或在调整强度的情况下，通过控制到灯电源1020的脉冲宽度 调制电路接口，来控制灯开/关和强度，以通过从处理装置1641到灯 电路的A/C开关724来将电力接通或关断。

另外，背景程序监视运动检测器760，并根据运动检测器的视野 中是否存在运动来调整光强度。只要存在运动，灯就保持在用户所设 定的等级。如果在预设周期内不存在运动，那么所述灯使用脉冲宽度 调制控制来自动变暗道较低等级。如果在额外的预设周期内仍没有运 动，那么所述灯通过通电/断电开关来断开。

在图15的组件的各种用途的另一实例中，通过显示屏、键盘和 鼠标1685来操作第二处理器745，以运行软件程序来实时显示(例如， 每秒30帧)自动产生的复合视频，其组合来自所有三个摄像机730和750的输出。可任选地记录所述复合视频，供以后检索和回顾。所述 视频是在时间上循序地捕获的场景的以数字方式制作的视觉图像的 记录、再现或显示，使得它们可被视为移动视觉图像，即使在某些周 期内并无明显运动。通过一种方法，创建从多个摄像机同时记录的台 球比赛进行的视频的方法包含以相同时间间隔异步地操作至少三个 独立图像捕获线程，其个别地与单独的相机相关联。所述独立图像捕 获线程使用共享存储器资源和事件完成旗标来彼此通信。所述独立图 像捕获线程异步地捕获来自单独相机的个别图像帧。使用来自单独相 机的所捕获的个别图像帧的图像分析来比较来自所述单独相机中的 给定相机的个别图像帧，以确定所述个别图像帧中的哪一者正记录来 自所述单独相机中的相应一者的相应记录序列中的运动。基于所述单 独相机中的哪一者正记录运动，来选择、显示某些帧，并将其保存在 单个视频存储器中。所述方法包含以特定时间间隔(例如每秒30帧) 将选定的帧记录到台球比赛进行的视频文件中。记录到视频文件中的 选定帧包括单个视频存储器中在那时出现的任何东西。

再次参看图15的实例，在一个实例实施方式中，来自三个相机 730和750的视频流通过USB端口连接到第二处理装置745(在图15 中标记为计算机2)。来自三个摄像机的视频流通过USB端口连接到 处理装置745，也标记为计算机2。在此实例中，处理装置745具有 带超线程的英特尔四核CPU，即，八个单独的逻辑CPU。计算机2 的操作系统是乌班图(Ubuntu)系统。所述八个逻辑CPU可在多线程、 多处理器环境中同时和异步地运行，使得单独软件线程可在所述八个 逻辑CPU中的每一者中同时运行。在图15中所示且图18A、18B和 18C以及下文的表6中进一步详述的实例中，将每一视频流输入到在 其自己的线程上运行的单独软件模块，共享表6中列出的存储器分 配。

现在转到图18A、18B和18C，示出八个流程图1810、1820、1830、 1840、1850、1860、1870和1880，其中每一流程图表示单独的软件 线程。主要母软件过程从处理装置745运行，其异步地启动所有这些 线程。然而，它们通过使用在母进程中分配的共享存储器资源来共享 图像和数据。这些共享资源在表6中命名并列出，以实现不同线程的 动作的呈现和理解的清楚性。

存在三个图像帧捕获线程1810、1830和1850，其通过帧图像输 入接收来自三个相机视频流的帧。举例来说，在1810中，捕获线程 0接收来自图7中的中间相机730的视频输入。视频的每一连续框架 在33.3毫秒(30帧/秒)内在所述相机的内部硬件图像缓冲器中可用。 在步骤1812，所述线程将图像帧从CAM0内部移动到处理装置745 的用于所述视频流的进程分配的存储器CFB0。在步骤1814，所述线 程将其帧捕获旗标CFLG0设定为1，其接着在1822处允许同伴进程 线程0计算当前帧与先前帧PFB0之间的差异量度DIF0。进程线程0 接着在步骤1824处继续复制CFB0中的当前图像来代替先前帧缓冲 器PFB0中的图像，且接着将其PFLG0设定为1，从而允许异步地运 行引导器线程使用图18C中的DIF0值来更新AVGDIF。同时，图像 捕获线程1 1830和2 1850正类似地操作，以从图7中的其相应摄像 机750获取图像帧，且处理器线程1 1840和2 1860正操作来分别计 算其当前和先前图像帧之间的差异量度DIF1和DIF2。因此，在此实 例中，在六单独的逻辑CPU上操作的六个线程以此方式操作，来实 现从三个视频流的图像帧输入。

在捕获线程正运行来获取图像的同时，两个其它线程，引导器线 程1870和写入器线程1880正运行来构造复合视频流，从而将所述三 个单独的视频流组合成一个最终复合流。此复合视频由引导器线程显 示，且引导器线程1870确定将使用视频的哪些帧来从所述三个输入 构造复合视频。如果设定记录旗标RFLG，那么复合视频也以30帧/ 秒存储，且在进程结束时，还记录与复合视频流组合的音频文件。在 此实例中，使用在乌班图操作系统上运行的SoX声音交换程序来将 所记录的.wav文件与所记录的由写入器线程创建的.avi文件合并。

在逐帧基础上收集的用于经重构的复合视频的主要输入来自相 机0，其为图7中的中间相机730，且其提供桌子表面的概观。复合 视频的目的之一是在每次击球之前以及后来的球移动期间，获得球定 位的准确记录。然而，在球停止移动之后，存在其中发生比赛的其它 有趣且富含信息的方面的周期。经重构的复合视频通过利用3个相机 以及重构一个复合视频记录来捕获这两种活动。只要在中间相机730 视图中发生运动，来自相机750的其它两个端部桌子视频流不包含在 重构中。此实例中的运动确定是通过监视来自相机0的连续帧之间的 差异DIF0来确定，且在进程线程0 1820中在1822处计算。引导器 线程计算AVGDIF，最后30个连续DIF0值的运行平均值，并将此值 与固定阈值THRS进行比较，以决定是否发生运动。

还可利用确定运动的开始的其它方法，例如使用球杆击打母球的 撞击声(如美国临时专利申请案第62/032,187号中所描述，且以引用 的方式包含于本文中)，或通过具体地跟踪目标球运动，如此项技术 中众所周知，来确定或定义来自多个相机的哪些帧包含在复合视频 中。

再次返回到引导器线程1870，如果在1871处，所有的PFLG0、 PFLG和PFLG2等于1，表明新的图像帧在当前帧缓冲器CFB0、CFB1 和CFB2中，那么在1872处，所述线程进行到将CFB0复制到DFB。 DFB是显示当前图像帧的存储器缓冲器，且在无修改的情况下，将 为当前CFB0视频帧，或稍后将在线程中用PIP图像在角落覆盖。在 1873处，通过将电流DIF0求平均为运行平均值来更新AVGDIF值， 且接着在1874处，将经更新的AVGDIF与THRS进行比较，以决定 中间相机桌子视图中是否存在运动。图13A和13B说明在检测到运 动的情况下包含的帧类型。这些图是来自视频帧序列，其示出较暗的 “4号球”正由白色母球击打，从而将“4号”球朝边袋推进。因为 来自这些和先前循序帧的球运动导致高于阈值THRS的AVGDIF值，所以仅将这些帧添加到经重构的复合视频流，不计及端部相机视图。

如果在1874处不存在运动，那么在1875处，所述线程将DIF1 与DIF2进行比较，来看哪一端视图具有正进行的最多运动。在步骤 1876或1877处，将选择如由较高差异值DIF1或DIF2反映的具有最 多运动的视频流，来提供端视图帧以使其大小减小？，并在步骤1879处，在DFB的角落中被覆盖，以创建画中画经重构图像帧。如果用 于视频流1的差异值DIF1比用于视频流2的差异值DIF2大，那么 从来自视频流0和1的视频帧构造(1870)PIP帧。如果用于视频流2 的差异值DIF2比用于视频流1的差异值DIF1大，那么从来自视频 流0和2的视频帧构造(1876)PIP帧。所得视频帧对应于图17A和17B 中示出的那些视频帧，其中所选的端视图帧是具有最多运动的一个 帧。因此，引导器线程的操作是确定是否存在运动，且为所显示的视 频选择适当的下一个连续图像帧。如果桌子上不存在运动，那么经重 构的视频应示出桌子的周边周围的活动，其通常是进行者在为下一个 击球作准备。PIP帧示出此画面，但在运动停止之前，仍在桌子表面 上的球的概观的上下文中。

现在转向图18C中的步骤1880，写入器线程控制记录复合视频 记录的过程的同步化。所述设备的操作者任选地激活写入器线程，且 在所述情况下，引导器线程创建并启动写入器线程。引导器线程还在 其初始化期间启动音频记录，并启动毫秒时钟来精确地测量所记录的 帧时间间隔。因为正实时记录音频信号，所以必须产生完全对应于关 于其视觉内容的音频记录的复合视频流。因此，可在捕获线程0、1 和2中异步地启动和操作三个单独摄像机流，且其所捕获的图像可在 处理器线程0、1和2中异步地经受图像处理，以计算运动分析量度。 且接着，引导器线程可进一步异步地选择，且如果有必要，添加PIP 帧来包含。然而，无时间方差的写入器线程必须以一秒正好1/30的 速度记录显示缓冲器DFM的内容，以获得和构造复合视频。不管在 所述精确时间DFM显示中将发生什么都写入到所记录的视频输出文 件。

可以若干替代方式来实现上文所述的关于所提供的图像的控制。 在不具有球运动的时间期间，将显示哪一端部相机视图的确定课可使 用来自安置在框架上的运动传感器的信息来进行，以检测桌子周围的 对应于相应端部相机的相应视野的区域中的运动。在另一方法中，一 或多个处理装置可对相应相机所提供的视频馈送执行图像分析，以确 定哪一相机正捕获最多的运动。可通过检测球杆撞击球的声音、来自 中心相机的视频馈送的图像分析，或两者的组合，来进行何时将覆盖 的视频馈送从端部相机去除的确定。举例来说，有时，中心相机可捕 获不同于桌子上的球的运动的运动，例如球杆的移动，其可能与球的 运动混淆。将球的图像分析与撞击球杆的声音检测组合允许响应于撞 击球杆的声音检测来去除覆盖的视频帧，且在检测球运动时，维持覆 盖的视频帧的去除。实现这些动作所需的处理可在处理装置的任何组 合上完成。

参看图19，将描述照明设备所执行的用以基于比赛进行条件来 自动提供来自不同相机的图像存储和/或显示的另一实例过程。在此 实例中，处理装置与以下各项通信：图7中的中间相机730，以将桌 子表面的图像捕获到视频存储器VM2中；以及所述框架的两端处的 相机750，以分别将来自台球桌的相对端以及所述桌子的相应端周围 的第一和第二区域的图像捕获到视频存储器VM1或VM3中；以及 图7中的运动传感器760(在图19中标记为MS1和MS2)，其安置成 检测桌子的相对端周围的区域中的运动；以及麦克风。除桌子两端上方的相机之外或代替所述相机，相机和运动检测器可安装在桌子的边 上方，和/或捕获桌子的边周围的图像或感测桌子的边周围的运动。

首先，处理装置醒来，或以初始化过程1910来复位。接着，假 定桌子上没有球的运动，处理装置通过使用上文所述的一或多个运动 检测器或实时图像分析技术，来监视来自台球桌表面周围的第一区域 和第二区域的运动。接着，处理装置在步骤1920处，相对于检测到 的运动来确定应将来自哪一相机的图像存储或显示在视频存储器 VM4(所输出或显示/记录视频存储器)。更具体地说，响应于检测到来 自第一区域的运动(或在两个区域中均有运动的情况下，其中运动信 号在第一区域中较高)，处理装置实现停止将来自第二边/端部相机的 图像存储或提供到VM4中，且实现存储或提供来自第一边/端部相机 的图像1933，以将来自第一区域的图像存储或提供到VM4中。举例 来说，这包含存储或提供可在显示器上显示的视频或视频文件。响应 于检测到来自第二区域的运动(或在两个区域中均有运动的情况下， 其中运动信号在第二区域中较高)，处理装置实现停止将来自第一边/ 端部相机的图像存储或提供到VM4中，且实现存储或提供来自第二 边/端部相机的图像1936，以存储或提供来自第二区域的图像。在任 一情况下(针对两个步骤为同一程序，标记为1940)，处理装置接下来 监视球击打；通过检测运动，例如通过实时图像分析，和/或通过球的撞击，例如通过检测具有球杆撞击台球的特征的撞击声。响应于检 测到球击打，处理装置实现停止将来自相应边/端部相机的图像存储 或提供到VM4中，且在步骤1950处，实现将来自中间相机的存储器 VM2的图像VM2存储或提供到VM4中，使得捕获视野的图像，所 述视野捕获桌子和球的运动。

处理装置接着监视(1960)球的运动的停止，例如通过使用一或多 个运动检测器或上文所述的实时图像分析技术。响应于检测到台球桌 表面上的球运动的停止，处理装置实现停止存储或提供来自中间相机 的图像，且实现存储或提供来自边/端部相机中的一者的图像，如上 文所论述。处理装置可通过相对于正进行的比赛跟踪哪些球在桌子 上，或通过接收指示比赛完成的用户起始的信号，来确定(1970)比赛 完成。响应于确定比赛完成，图像捕获和其它比赛过程结束(1980)。

所描述的系统可进一步被配置来提供自动捕获和显示某些比赛 进行统计数据的能力，例如击球时钟。根据美国台球大会(BCA)“规 则中所使用的定义”8.2，“归因于球杆的向前撞击运动，当尖端接 触球时，击球开始。当比赛中的所有的球均已停止移动和旋转时，击 球结束。如果击球手在击球期间并未犯规，那么击球被称为合法”。 将“击球时间”定义为在进行中的台球比赛期间，例如当进行者仍在 桌子旁，且进行连续合法击球时，击球之间的时间。通常，这是进行 者评估桌子上的球位置，为继续打球制定策略，以及为下一次击球进 行定位所花费的时间。击球时间在从最近一次击球后，球运动在桌子 上停止时开始，且在进行者撞击母球来进行下一次击球时结束。将“击 球时钟”定义为测量击球时间的装置。可例如通过使用要求操作者手 动推按钮来启动和停止击球时间的实时计时和显示的装置，来测量击 球时间。这是袋式台球的当前技术水平。

代替地，本文所描述的系统的各种实施方案提供一种提供可在比 赛进行期间使用的实时击球时钟的自动设备和方法。使用作为位于桌 球台上方的照明设备的一体零件的摄像机和计算机来自动测量击球 时间。击球时钟在每次击球之后的预设时间自动启动，且在击球之间 的时间期间，在视频屏幕上实时递减并显示，来供进行者和观察员观 看。

结合台球桌表面使用的一种此类设备包含框架，其被配置来安装 在台球桌表面上方，所述框架可为本文所描述的框架100中的任一 者。将相机安装到所述框架，以记录台球桌表面的图像；此类相机的 实例是上文所述的中间相机730，也称为处理线程中的相机0。处理 装置进行操作通信，以接收所述相机所记录的图像。所述处理装置被 配置来基于所述相机所记录的图像来确定台球桌表面上的球在运动 中还是无运动，且基于所述球在运动中还是无运动来自动控制时钟。 举例来说，处理装置可进一步被配置来确定台球桌表面上的球无运 动，且响应于确定台球桌表面上的球无运动，通过启动击球时钟来自 动控制所述时钟。此外，处理装置被配置来与用户通信装置通信，以 提供来自安置成捕获台球桌表面和/或台球桌表面周围的区域的图像 的一或多个相机的图像，且显示覆盖在所述图像上的击球时钟。所述 处理装置可为上文所述的处理装置745。

图20示出自动击球时钟方法的实例视频帧分析的概观流程图。 在此实例中，所述过程在处理线程中发生，而其它过程在其它线程中 发生，且这些过程/线程是异步的。此方法使用两种不同的成像方法 来检测球运动。使用一种方法来检测桌子上的所有球的运动的停止， 其使击球时钟复位和启动，且使用另一方法来检测初始母球击打，其 停止击球时钟。使用所有线程共用的运动旗标来传递关于是否发生运 动的信息。在一种方法中，用可从www.opencv.org获得的被称为 OpenCV(开源计算机视觉)的软件来实施一般运动和母球运动的图像 帧处理和检测。

图21a和21b示出随着击球时钟在打球期间倒计时，进行者在桌 子旁转动期间的击球时钟的视频屏幕显示序列。图21a和21b示出在 进行者在桌子旁转动期间的击球时钟时间的视频屏幕显示。在2110 中，球最近已停止，且进行者正在评估可选击球。存在两种可能的击 球，直通击球或沿边轨的组合。击球时间以45秒开始，且以绿色来 示出剩余36秒。在2120中，进行者正考虑沿边轨的组合击球；击球 时钟在25秒。在2130中，进行者已决定实行所述组合，而是移动位 置来进行直通击球；击球时钟在10秒。在2140中，进行者就位准备进行直通击球；然而击球时钟已经处于警告周期，且以黄色来显示仅 剩余2秒。在2150中，进行者已正好击打母球，但已使用了比他被 分配的45秒多了8秒，因此击球时钟以红色来显示-8秒。在2160 中，球在运动中，因此击球时钟已停止，且PIP窗不在视图中。在图 20的概观流程图的所有部分期间，显示此视频序列。

2010出的程序流是击球时钟的启动的前奏，且将对应于图21b 中的2160。在2020处，一般球运动已停止，且击球时间已复位并正 在运行。这对应于图21a中的2110，其中击球时钟已设定为45秒， 且现在在36秒。在此时间期间，处理装置被配置来在确定球无运动之后，确定是否在台球桌表面上进行击球，且响应于确定所述击球， 停止所述击球时钟。所述处理装置进一步被配置来通过分析图像以识 别一或多个候选母球以及所述一或多个候选母球在图像中的位置，且 确定所述一或多个候选母球在所述图像中的连续图像中的位置的变 化，来确定是否进行击球。这在2030处示出，其中程序流已继续进 行来测试母球运动，如下文参考图24所描述。

所述测试在2040处的第一部分是找到潜在母球目标。在一个实 施方案中，处理装置执行来自OpenCV的简单斑点检测器 (SimpleBlobDetector)算法；然而，所述算法并不具体地将所述母球识 别为独立目标。代替地，简单斑点检测器算法将若干可能的母球候选者孤立开来，如图22中所示。在图22中，用红色周长和像素计数来 示出候选母球。此实例中的球是母球(1550个像素)、黄条纹球(1669 个像素)和橙条纹球(1630个像素)。简单斑点检测器算法假定所述图 像(在此情况下，来自找准台球桌表面的相机的1920x 1080像素视频帧)已从色彩级转换到灰度级。所述算法接着使用阈值程序来创建黑 白二进制图像，且接着使用若干滤波器来检测物体，例如：色彩(这 实际上是灰度级强度，其以白对黑结束)、面积、圆度、惯性和凸度。 此实施方案中使用的参数是：最小阈值＝11；最大阈值＝200；最小面 积＝1300.0；最大面积＝4000.0；最小圆度＝0.69；最大圆度＝1.0；斑点 颜色＝255。简单斑点检测器算法具有检测到的对象的若干输出参数。 此实施方案所关注的参数是检测到的对象的数目，以及每一对象的图 像中的x、y坐标位置。在图22的情况下，在给定所述算法的有限滤 波能力的情况下，检测到三个对象作为可能的母球。

再次返回到图20，在2050处，母球运动算法对照最后一帧中的 所有位置，来测试每一当前视频帧的潜在母球的x、y位置。图24中 更详细地示出此情况。将两个帧之间的任何x、y定位位置的差异看 作母球运动。响应于检测母球运动，停止击球时钟，且将PIP窗从经 重构的所记录视频流去除。这对应于图21b中的2160。

在此时间期间，处理装置进一步被配置来通过分析所述图像以识 别球在图像中的位置，且确定所述球在所述图像中的连续图像中的位 置变化，来确定球在台球桌表面上没有运动。图23示出用于确定桌 子表面上的一般球运动的实例过程。所述方法将当前桌子表面图像帧 2310与两个循序在前的先前桌子表面图像帧2320和2330进行比较， 以使用图像区分程序来找出像素值中的差异。此实施方案中使用的方 法利用本文所指定的各种OpenCV软件例程。也可使用此项技术中的 其它已知方法来确定帧之间的图像运动。首先使用cvtColor将视频帧 图像从彩色图像转换到灰度级。接着，将当前图像与两个在前的图像对照彼此进行比较，如图23中所示，首先使用absdiff算法产生差异 图像2340和2350，且接着使用bitwise_and算法产生运动图像2360。 接着通过阈值和计数非零(countNonZero)来分析此运动图像2360，以 产生当前桌子表面图像的运动计数(motionCount)测量结果2370。在 此实施方案中，将阈值T设定在值35，即所导出的运动图像帧中的 高于值35的像素的数目。下一步骤是计算平均运动(avgMotion)的最 后测量结果(2380)。这是通过求若干帧上的运动计数测量结果的平均 值来完成的。在此实施方案中，将数目N设定为8乘以帧速率。

平均运动测量结果准确地反映捕获台球桌表面的全部的相机的 视野中的运动，且由处理器线程在实时基础上不断地计算和更新。这 也是桌子上无来自球的运动的一种极其可靠且高效的方式。当球已停 止且不在移动时，平均运动保持在零，而无错误或假的非零测量结果。 因此，这是用来启动击球时钟的非常可靠的方法。然而，运动计数不 是检测母球的撞击来结束击球时钟时间的稳当方法。那最好是通过具 体地检测正好母球运动来测量，如本文另外描述。

出于启动和停止击球时钟的目的，基于来自图像分析的球运动的 检测来设定球运动旗标，且基于指示未检测到球运动的球运动旗标来 启动击球时钟。在一个实施方案中，当平均运动变为零时，引导器线 程设定旗标，b球移动(bBallMovement)＝假。此旗标仅由母球运动 (cueBallMotion)检测程序复位到真。因此，即使平均运动中存在因相 机0的视野中的其它非球移动而导致的增加，如图20、21a和21b中 所示，击球时钟倒计时也不受影响。关闭击球时钟的事件是母球运动， 如本文所描述。通常，在打桌球和台球期间，击球手从桌子后退，直 到球停止为止。这进一步使平均运动测量结果能够用作主要信号来指示球移动的停止，且复位并打开击球时钟以及其向进行者的显示。

图24是用于确定母球运动的程序流的概观。此方法的本质是在 当前帧中定位潜在的母球目标，并将每一潜在母球目标的位置与先前 帧中的潜在母球目标的位置进行比较。如果所有的潜在母球位置在两 个帧中在同一位置，那么尚未存在母球移动。如果至少一个潜在母球 目标位置不相同，那么检测到母球运动的开始，且将b球移动(bBallMoveMent)旗标设定为真。图24示出此过程中的主要步骤。程 序在处理器线程中运行，且最初在b球移动旗标上不断地循环(2420)， 以确定球运动在桌子上是否已停止。如果尚未停止，那么程序流返回 到所述线程的顶部，来考虑下一帧(2410)。球移动在母球击打之后停 止的时间通常花费几秒。因此，例如，可执行此短循环可能100次。 此步骤的目的是确保在执行下一步骤之前，桌子上没有球移动。

现在转到所有球已停止之后的第一步骤，在2430，发生如针对 图22描述的潜在母球的图像检测由于相机在各种较浅颜色且带条纹 的桌球上看到的白色的量，无法使用简单且快速的目标检测器方法来 将实际母球明确地孤立为独立目标。代替的是，斑点检测器算法找出 并提供潜在母球目标的数目，当前目标数目(currentNumberOfObjects)，且进一步提供其(x,y)位置的阵列，当前目 标数目。出于启动击球时钟的目的，这是令人满意的，因为如果潜在 母球中的任一者移动，那么可假定其为实际母球。

接下来的两个步骤，在2440和2450处，是针对第一次通过和特 殊情形。举例来说，第一次通过，当前目标数目大于零，但最后目标 数目不大于零。因此，程序流转到2490，其中更新最后目标数目和 最后的(x,y)位置。并且，如果当前目标数目为零，那么其可表示母球 已被移除，且程序流将循环，直到其再次出现为止。在球已停止移动 之后，程序流中的大多数时间是花在由2460、2470、2480、2490， 接着回到考虑下一帧的2410、2420和2430所组成的稍大的循环中。 在2460，将所有的当前(x,y)位置与最后的(x,y)位置进行比较。如果找 到位置中在x或y上一个以上像素的差异，那么将b球移动旗标设定 为真，且所述较大循环终止。并且，此时，具有存取权并不断检查b 球移动旗标的引导器线程停止击球时钟，即其关闭，以在因为母球击 打导致的后续一般球移动停止时复位。在通常情况下，当前和最后的 帧的所有x、y位置匹配，b球移动旗标继续保持在假，且较大循环 继续检查母球移动。在打桌球和台球时，在某一时间，线程可处于此 较大循环中。举例来说，考虑进行者进行下一次击球的平均时间可能 为30秒。因此，在等待母球移动时，此循环将以30帧每秒分析大约 900个帧。因为这是独立操作的线程，所以当检测到移动时，程序流 不停止。所述流仅进行通过2410和2420的较小循环，直到因为平均 运动已变为零，b球移动旗标因所有球停止的条件而再次设定为假为 止。

本文所描述的设备的另一目的是提供一种具有安装在所述设备 的结构内的摄像机的照明系统，其全部作为一件设备而包含，且还实 现桌子表面的顶部表面视频视野，同时实现其它倾斜视频侧视和端视 图，来显示进行者活动。并且，所述同一设备可允许各种相机视频流 的图像处理来记录比赛，包含具有桌子表面视图的倾斜视图，且提供 比赛进行的有意义的实时数据。实现这些要求涉及以协调的方式来流 式传输和分析许多数据。平均运动测量是快速、稳当且高效的，从而 允许整个设备在一次接收三个视频流且在必要时对个别帧执行图像 分析的时间参数内工作。平均运动测量也作为母球运动的具体检测的前奏而起作用，因为其确保在开始新的母球移动分析之前，桌子上没 有球运动。

或者，与击球时钟有关的设备和方法不需要在照明框架方法中体 现。代替的是，用来记录本文所描述的运动检测的图像的相机可以任 何方式放置，以捕获台球桌表面，且不必放置在表面的中间部分的正 上方。此外，此类实施方案中的击球时钟可经由专用显示器提供，而 不是覆盖在来自比赛进行的视频图像之上。

在额外的替代实施方案中，图18A、18B、18C、19、20、23和 24中所描述的功能性或逻辑可以代码或线程的形式体现，所述代码 或线程可在单独的处理器电路，或不在同一集成电路上的多个个别中 央处理器单元中执行。如果在软件中体现，那么每一框可代表代码的 一个模块、片段或部分，其包括实施指定逻辑功能的程序指令。所述 程序指令可以源代码或机器代码的形式体现，所述源代码包括以编程 语言撰写的人类可读语句，且所述机器代码包括可由合适的执行系统 (例如计算机系统或其它系统中的处理器)辨识的数字指令。机器代码 可从源代码等转换。如果在硬件中体现，那么每一框可代表用来实施 指定逻辑功能的电路或若干互连电路。因此，一种计算机可读介质(非 暂时性或有形)可存储被配置来致使处理装置执行如本文所描述的操 作的此类指令。

所属领域的技术人员将认识到，可在不脱离本发明的范围的情况 下，相对于上文所描述的实施方案来进行各种各样的修改、更改和组 合，且此类修改、更改和组合将被视为在发明概念的范围内。

Claims (20)

1.一种结合台球桌表面使用的设备，所述设备包括：

相机，其安装成记录所述台球桌表面的图像；

处理装置，其进行操作通信来接收所述相机所记录的所述图像，其中所述处理装置被配置来：

基于所述相机所记录的所述图像来确定所述台球桌表面上的球在运动中还是无运动，以及

基于所述球在运动中还是无运动来自动控制时钟。

2.如权利要求1所述的设备，其中所述处理装置进一步被配置来确定所述台球桌表面上的球的所述无运动，且响应于确定所述台球桌表面上的所述球的无运动，通过启动击球时钟来自动控制所述时钟。

3.如权利要求2所述的设备，其中所述处理装置被配置来与用户通信装置通信，以提供来自安置成捕获所述台球桌表面和/或所述台球桌表面周围的区域的图像的一或多个相机的图像，且显示覆盖在所述图像上的所述击球时钟。

4.如权利要求1到3中任一权利要求所述的设备，其中所述处理装置进一步被配置来通过分析所述图像以识别所述球在所述图像中的位置，且确定所述球的所述位置在所述图像中的连续图像中的变化，来确定所述台球桌表面上的球的所述无运动。

5.如权利要求2到4中任一权利要求所述的设备，其中所述处理装置被配置来在确定所述球的所述无运动之后，确定所述台球桌表面上的所述球的运动，且响应于确定所述运动，停止所述击球时钟。

6.如权利要求2到4中任一权利要求所述的设备，其中所述处理装置被配置来在确定所述球的所述无运动之后，确定所述台球桌表面上是否进行击球，且响应于确定所述击球，停止所述击球时钟。

7.如权利要求6所述的设备，其中所述处理装置进一步被配置来通过分析所述图像以识别一或多个候选母球以及所述一或多个候选母球在所述图像中的位置，并确定所述一或多个候选母球的所述位置在所述图像中的连续图像中的变化，来确定是否进行击球。

8.如权利要求1到7中任一权利要求所述的设备，其还包括安装在所述台球桌表面上方的框架，所述框架包括横跨所述框架的中间部分的中间框架部分，其在安装在所述台球桌表面上方时，对应于所述台球桌表面的中间部分，所述框架的所述中间部分被配置来支撑被引导来记录所述台球桌表面的图像的所述相机。

9.如权利要求8所述的设备，其还包括所述框架的端部分，其在安装在所述台球桌表面上方时，对应于所述台球桌表面的头或脚端部分，所述框架的所述端部分被配置来支撑端部相机，所述端部相机被引导来记录所述台球桌表面的至少一部分以及所述台球桌表面的与所述端部相机安装在其上方的端部分相对的头或脚端部分周围的区域的图像。

10.如权利要求8到9中任一权利要求所述的设备，其中所述框架被配置来支撑所述台球桌表面上方的一或多个灯，来为所述台球桌表面提供大体上均匀的光照。

11.如权利要求1到10中任一权利要求所述的设备，其中所述处理装置被配置来监视麦克风所捕获的声音，以检测具有球杆撞击台球的特征的撞击声，且响应于检测到所述撞击声，自动控制所述照明设备的设置。

12.一种跟踪台球桌比赛进行的数据的方法，所述方法包括：

从相机捕获整个台球桌表面的视频图像；

用与所述相机操作通信的处理装置来检测所述台球桌表面上的球的运动的停止；

响应于所述检测到所述台球桌表面上的球的运动的停止，使用所述处理装置来自动启动击球时钟。

13.如权利要求12所述的方法，其还包括：

所述处理装置与用户通信装置通信，以提供来自安置成捕获所述台球桌表面和/或所述台球桌表面周围的区域的图像的一或多个相机的图像；以及

将所述击球时钟覆盖在所述图像中的至少一者上。

14.如权利要求13所述的方法，其还包括通过使用所述处理装置分析所述图像以识别所述球在所述图像中的位置，且使用所述处理装置确定所述球的所述位置在所述图像中的连续图像中的变化，来确定所述台球桌表面上的球的所述无运动。

15.如权利要求13到14中任一权利要求所述的方法，其还包括使用所述处理装置来确定所述台球桌表面上是否进行击球，且响应于确定所述击球，使用所述处理装置来停止所述击球时钟。

16.如权利要求15所述的方法，其中通过使用所述处理装置分析所述图像以识别一或多个候选母球以及所述一或多个候选母球在所述图像中的位置，且使用所述处理装置确定所述一或多个候选母球的所述位置在所述图像中的连续图像中的变化，来做出是否进行所述击球的所述确定。

17.一种创建同时从多个摄像机记录的台球比赛进行的视频的方法，所述方法包括：

以相同时间间隔异步地操作个别地与单独相机相关联的多个独立图像捕获线程，其中所述多个独立图像捕获线程使用共享存储器资源和事件完成旗标来彼此通信；

使用所述多个独立线程异步地从所述单独相机捕获个别图像帧；

对来自所述单独相机的所述所捕获的个别图像帧执行图像分析，以将来自所述单独相机中的给定相机的所述个别图像帧进行比较，以确定所述个别图像帧中的哪一者正记录来自所述单独相机中的相应相机的相应记录序列中的运动；

基于所述单独相机中的哪一者正记录运动，选择、显示选定帧，并将其保存在单个视频存储器中；

对来自所述单独相机中安置成捕获整个台球桌表面的相机的所捕获的个别图像帧执行图像分析，以将来自所述相机的所述个别图像帧进行比较，来检测所述台球桌表面上的球运动；

基于来自所述图像分析的所述球运动的检测，来设定球运动旗标；

基于所述球运动旗标指示未检测到球运动，启动击球时钟；

当所述球运动旗标指示未检测到球运动时，将所述击球时钟的值覆盖在所述单个视频存储器中的所述选定帧上；

当所述球运动旗标指示未检测到球运动时，对来自所述单独相机中安置成捕获整个所述台球桌表面的所述相机的所述所捕获的个别图像帧执行图像分析，以对来自所述相机的所述个别图像帧进行比较，来检测所述台球桌表面上的检测到的母球候选者的运动；

响应于检测所述检测到的母球候选者中的一者的运动，停止所述击球时钟，并将所述球运动旗标改变为指示球运动。

18.如权利要求17所述的方法，其中所述选择、显示所述选定帧并将其保存在所述单个视频存储器中包括响应于确定安置成捕获整个所述台球桌表面的所述相机捕获到运动，仅选择、显示和保存来自所述相机的图像帧。

19.如权利要求17所述的方法，其中所述选择、显示所述选定帧并将其保存在所述单个视频存储器中包括响应于确定安置成捕获整个所述台球桌表面的所述相机未捕获到台球的运动，选择、显示并保存来自被配置来捕获所述台球桌表面的至少一部分以及所述台球桌表面的一部分周围的区域的视图的边/端部相机的图像帧，作为图片图像中与来自所述相机的图像一起的大小减小的图片。

20.如权利要求17所述的方法，其中所述选择、显示所述选定帧并将其保存在所述单个视频存储器中包括响应于确定各自被配置来捕获所述台球桌表面的至少一部分以及所述台球桌表面的一部分周围的不同区域的视图的两个或多个边/端部相机中的一者捕获到更多运动，选择、显示和保存来自捕获更多运动的边/端部相机的图像帧，作为图片图像中与来自所述相机的图像一起的大小减小的图片。