CN108960098B - 一种台球碰撞关系识别方法及台球比赛计分系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种台球碰撞关系识别方法以及台球比赛计分系统，该方法包括以下步骤：根据比赛图像识别出台球，该台球包括母球以及若干目标球；获取至少两帧比赛过程图像，根据帧间差异，识别出运动中的台球的预测运动区域，确定该台球的预测运动区域的重叠或者接近信息；根据台球比赛规则，并基于该重叠或者接近信息确定碰撞目标球的信息。本发明的方法识别台球碰撞关系更准确，使得该计分系统更可靠。

Description

一种台球碰撞关系识别方法及台球比赛计分系统

技术领域

本发明涉及体育运动计算机辅助设备技术领域，特别是涉及一种台球碰撞关系识别方法以及台球比赛计分系统。

背景技术

台球是一项在国际上广泛流行的高雅室内体育运动，是一种用球杆在台上击球、依靠完成目标或者计算得分确定比赛胜负的室内娱乐体育项目，根据器材和规则的不同，又分为中式台球、美式台球、法式台球、俄式台球、开伦台球、斯诺克台球等项目。

几乎每一种台球项目计算机辅助设备都需要判断台球碰撞关系，该台球碰撞关系包括台球与台球之前的碰撞，以及台球与库边之间的碰撞。例如，斯诺克台球要求在每次击球过程中，母球(即白球)首先撞击的目标球(即母球以外的球)必须是活球(即合法目标球)，若母球首先撞击非活球或者未撞击任何球即为犯规；中式台球除了该要求，还要求在每次击球过程中，若没有活球入袋，则必须有至少一个球吃库(即撞击库边)，否则即为犯规。

长期以来，判断台球碰撞关系依赖于裁判员肉眼判断，不仅耗费人力而且容易造成漏判和误判，近年来才出现了一些利用人工智能以及图像识别技术可自动判断台球碰撞关系。

例如，中国专利第CN101947385B号披露了一种在斯诺克运动中获取台球碰撞关系和完整运动轨迹的方法。其给出了一种在斯诺克运动中获取台球碰撞关系和完整运动轨迹的方法，该方法包括：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，在获取各个台球运动轨迹中对台球碰撞点的运动轨迹进行修正；即在连续帧中，依据各个台球的运动轨迹位置坐标的变化，判断当前帧当前球的运动轨迹方向是不是有改变，如果有改变，判断碰撞关系、修正当前台球在碰撞点的坐标。

但是，现有技术的应用比较狭窄，局限于斯诺克台球。另外，现有技术强调的轨迹转折与碰撞事件没有必然对应关系：对母球来说，弧线球没有发生碰撞却有转折，撞击到满球(目标球中心到母球中心运动轨迹的投影距离为零或很小)、薄球(目标球中心到母球中心运动轨迹的投影距离略小于球直径长度)、贴球(母球刚好撞击到目标球即停止且与目标球相贴)可能几乎没有转折；对目标球来说，即使将由静止开始运动视为轨迹转折，也有可能被撞击到却保持原位置不动(由于母球速度不够或者目标球可能运动的方向被其他球或者库边挡住)。因此，现有技术没有很好解决满球、薄球、贴球等例外情况的碰撞关系识别和计算，不够合理和准确，仍然容易造成漏判和误判。

因此，现有的计算机辅助台球裁判计分技术还有待于改进和发展。

发明内容

本发明针对以上存在的技术问题，提供一种碰撞关系判断更准确的台球碰撞关系识别方法以及台球比赛计分系统。

第一方面，本发明实施方式提供的技术方案是：提供一种台球碰撞关系识别方法，包括以下步骤：

根据比赛图像识别出台球，该台球包括母球以及若干目标球；

获取至少两帧比赛过程图像，根据帧间差异，识别出运动中的台球的预测运动区域，确定该台球的预测运动区域的重叠或者接近信息；

根据台球比赛规则，并基于该重叠或者接近信息确定碰撞目标球的信息。

在另一实施例中，该台球碰撞关系识别方法还包括以下步骤：

根据该帧间差异，识别出该母球的速度变化信息；

根据台球比赛规则，并基于该重叠或者接近信息以及该母球的速度变化信息确定碰撞目标球的信息。

在再一实施例中，该台球碰撞关系识别方法还包括以下步骤：

根据该帧间差异，识别出该目标球的速度变化信息；

根据台球比赛规则，并基于该重叠或者接近信息以及该目标球的速度变化信息确定碰撞目标球的信息。

在又一实施例中，该台球碰撞关系识别方法还包括以下步骤：

根据该帧间差异，识别出该母球的速度变化信息；

根据该帧间差异，识别出该目标球的速度变化信息；

根据台球比赛规则，并基于该重叠或者接近信息、该母球的速度变化信息、该目标球的速度变化信息确定碰撞目标球的信息。

优选地，该台球的预测运动区域包括该母球的预测运动区域的与若干目标球的预测运动区域，该若干目标球的预测运动区域为圆形投影，在根据台球比赛规则，基于该重叠或者接近信息确定碰撞台球的信息为在该母球的预测运动区域内查找初次与目标球相切的母球位置并推测为碰撞台球的信息，具体包括：

获取第一帧与第二帧两帧比赛过程图像；

根据该帧间差异，识别出该母球的速度信息；

根据该帧间差异，识别出该目标球的速度信息；

在该母球的预测运动区域内识别出与若干目标球的圆形投影的重叠或者接近信息；

根据该重叠或者接近信息确定所有碰撞目标球的信息；

根据碰撞目标球的信息、该母球的速度信息以及帧间时间间隔预测出所有碰撞目标球的撞击时间和撞击前的母球运动距离；

对预测的该所有碰撞目标球的撞击时间进行排序，确定该母球首次撞击的目标球的撞击位置与撞击时间。

该台球碰撞关系识别方法还包括设置修正系数调整该撞击前的母球运动距离。

该台球碰撞关系识别方法还包括在库边反射时，以库边为镜像构建该母球的预测运动区域。

优选地，该台球的预测运动区域包括该母球的预测运动区域的与若干目标球的预测运动区域，该若干目标球的预测运动区域为圆形投影，该母球的速度变化信息包括母球速率变化信息以及母球方向变化信息，在根据台球比赛规则，并基于该母球的速度变化信息确定碰撞台球的信息的步骤包括：

获取第一帧与第二帧两帧比赛过程图像；

根据该帧间差异，识别出该母球的速度信息，该母球的速度信息包括速率以及方向；在第二帧检测到该母球速度变化信息或者母球方向变化信息；

在该母球的预测运动区域内查找初次与目标球相切的母球位置或者与目标球最接近的母球位置并推测为撞击位置；

根据该母球的速度信息以及帧间时间间隔预推测出该撞击位置的撞击时间

优选地，该台球的预测运动区域包括该母球的预测运动区域的与若干目标球的预测运动区域，该若干目标球的预测运动区域为圆形投影，该目标球的速度变化信息包括目标球速率变化信息以及目标球方向变化信息，在根据台球比赛规则，基于该目标球的速度变化信息确定碰撞台球的信息的步骤包括：

获取多帧比赛过程图像；

根据该帧间差异，识别出该目标球的速度信息，该目标球的速度信息包括速率以及方向；

在检测到目标球的速度变化信息时，并且该目标球的圆形投影与该母球的预测运动区域存在该重叠或者接近信息，则判断该母球碰撞到该目标球。

进一步地，在根据台球比赛规则，基于该目标球的速度变化信息确定碰撞台球的信息的步骤还包括：

获取第一帧到第二帧的比赛过程图像；

在第二帧检测到目标球的方向变化信息时，该目标球相对原停止位置发生位移，并且该目标球的圆形投影与该母球的预测运动区域无该重叠或者接近信息；

识别该目标球的接触球链，识别该接触球链与该母球的预测运动区域有重叠或者接近信息的链头目标球，则判断该母球碰撞到该链头目标球，并确定该链头目标球的撞击位置与撞击时间。

第二方面，本发明实施方式提供的技术方案是：提供一种台球比赛计分系统，包括：

台球识别单元，用于根据比赛图像识别出台球，该台球包括母球以及若干目标球；

运动区域识别单元，用于获取至少两帧比赛过程图像，根据帧间差异，识别出运动中的台球的预测运动区域，确定该预测运动区域的重叠或者接近信息；

碰撞判断单元，用于根据台球比赛规则，并基于该重叠或者接近信息确定碰撞目标球的信息。

该台球比赛计分系统还包括基础计算单元，用于获取第一帧与第二帧两帧比赛过程图像；用于根据该帧间差异，识别出该母球的速度信息；用于根据该帧间差异，识别出该目标球的速度信息；其中，该台球的预测运动区域包括该母球的预测运动区域的与若干目标球的预测运动区域，该若干目标球的预测运动区域为圆形投影。

该台球比赛计分系统还包括母球识别单元以及目标球识别单元：该母球识别单元用于根据该帧间差异，识别出该母球的速度变化信息；该目标球识别单元用于根据该帧间差异，识别出该目标球的速度变化信息；该碰撞判断单元用于根据台球比赛规则，并基于该重叠或者接近信息，该母球的速度变化信息、该目标球的速度变化信息的组合确定碰撞目标球的信息。

优选地，该台球比赛计分系统的运动区域识别单元用于在根据台球比赛规则，基于该重叠或者接近信息确定碰撞台球的信息，包括：

第一确定单元，用于在该母球的预测运动区域内识别出该母球的预测运动区域与若干目标球的圆形投影的重叠或者接近信息；

第二确定单元，用于根据该重叠或者接近信息确定所有碰撞目标球的信息，以及用于根据碰撞目标球的信息、该母球的速度信息以及帧间时间间隔预测出所有碰撞目标球的撞击时间和撞击前的母球运动距离；

第三确定单元，用于对预测的该所有碰撞目标球的撞击时间进行排序，确定该母球首次撞击的目标球的撞击位置与撞击时间。

该台球比赛计分系统的运动区域识别单元还包括修正单元以及库边处理单元，该修正单元用于设置修正系数调整该撞击前的母球运动距离，该库边处理单元用于在库边反射时，以库边为镜像构建该母球的预测运动区域。

优选地，该母球的速度变化信息包括母球速率变化信息以及母球方向变化信息，该母球识别单元用于在根据台球比赛规则，并基于该母球的速度变化信息确定碰撞台球的信息，具体包括：

第一检测单元，用于在第二帧检测到该母球速度变化信息或者母球方向变化信息；

第二检测单元，用于在该母球的预测运动区域内查找初次与目标球相切的母球位置或者与目标球最接近的母球位置并推测为撞击位置；

第三检测单元，用于根据该母球的速度信息以及帧间时间间隔预推测出该撞击位置的撞击时间。

优选地，该目标球的速度变化信息包括目标球速率变化信息以及目标球方向变化信息，该目标球识别单元用于在根据台球比赛规则，基于该目标球的速度变化信息确定碰撞台球的信息，具体包括：

第一识别单元，用于获取多帧比赛过程图像；

第二识别单元，用于在检测到目标球的速度变化信息时，并且该目标球的圆形投影与该母球的预测运动区域存在该重叠或者接近信息，则判断该母球碰撞到该目标球。

该目标球识别单元还包括第三识别单元，该第三识别单元包括：

获取单元，用于获取第一帧到第二帧的比赛过程图像；

球链识别单元，用于在第二帧检测到目标球的方向变化信息时，该目标球相对原停止位置发生位移，并且该目标球的圆形投影与该母球的预测运动区域无该重叠或者接近信息；以及

球链判断单元，用于识别该目标球的接触球链，识别该接触球链与该母球的预测运动区域有重叠或者接近信息的链头目标球，则判断该母球碰撞到该链头目标球，并确定该链头目标球的撞击位置与撞击时间。

第三方面，本发明实施方式提供的技术方案是：提供一种非易失性计算机可读存储介质，其中，该计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令用于使计算机前述实施例披露的台球碰撞关系识别方法。

本发明实施方式的有益效果是：本实施例的台球碰撞关系识别方法以及台球比赛计分系统，通过将母球与目标球的碰撞情况进行细分，并根据台球比赛规则，以该重叠或者接近信息为主要判断方式，组合该母球的速度变化信息、该目标球的速度变化信息来确定碰撞目标球的信息，使得台球碰撞关系判断更准确，提供台球比赛积分系统的可靠性。

附图说明

图1是本发明实施例台球碰撞关系识别方法的具体流程图；

图2是本发明实施例台球比赛积分系统的处理模块图；

图3是本发明实施例台球碰撞关系识别方法的预测运动区域的示意图；

图4是本发明实施例台球碰撞关系识别方法的库边反射处理示意图；

图5是本发明实施例台球碰撞关系识别方法的检测母球速度变化示意图；以及

图6是本发明实施例台球碰撞关系识别方法的检测目标球速度变化示意图；以及

图7是本发明实施例台球碰撞关系识别方法的电子设备的硬件结构示意图；

图8是本发明实施例台球碰撞关系识别方法的主要流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本发明实施例作进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

本实施例的台球碰撞关系识别方法以及台球比赛计分系统，通过将母球与目标球的碰撞情况进行细分，并根据台球比赛规则，以该重叠或者接近信息为主要判断方式，组合该母球的速度变化信息、该目标球的速度变化信息来确定碰撞目标球的信息，使得台球碰撞关系判断更准确，提供台球比赛积分系统的可靠性。

本实施例的台球碰撞关系识别方法以及台球比赛计分系统是在已经实现自动检测台球位置和划分击球过程的基础上的进一步的改进。

具体应用时，在每次击球过程中对逐次获取到的台球位置进行分析，从而判断台球碰撞关系。例如，检测台球位置是以机器视觉技术分析摄像头采集视频实现的，该逐次就是基于逐帧图像。而且本发明不一定需要所有帧图像或者所有台球位置，可以按一定策略抽取或选取，例如隔若干帧抽取一帧，或者只获取白球附近的目标球位置，等等。

以斯诺克台球为例，在一次击球过程中，可以从母球开始运动之后才开始进行台球碰撞关系判断，而若母球首先撞击的目标球(本发明称为首击球)已经确认，则可以不再进行台球碰撞关系判断。

实施例1

请参考图8，所示为本实施例台球碰撞关系识别方法的基本步骤，基于该方法基本可以识别出碰撞目标球的信息。

步骤201：台球碰撞关系识别方法的基本步骤包括：

步骤202：根据比赛图像识别出台球，该台球包括母球以及若干目标球；

步骤203：获取至少两帧比赛过程图像，根据帧间差异，识别出运动中的台球的预测运动区域，确定该台球的预测运动区域的重叠或者接近信息；

根据台球比赛规则，并基于该重叠或者接近信息确定碰撞目标球的信息。

为了更精准地预测碰撞目标球的信息还可以通过母球的速度变化信息和/或该目标球的速度变化信息进行补充，以解决在满球、薄球、贴球等例外情况的碰撞目标球识别和计算。

在第一实施例中，该台球碰撞关系识别方法结合母球的速度变化信息加强识别确定碰撞目标球的信息，包括以下步骤：

根据该帧间差异，识别出该母球的速度变化信息；

根据台球比赛规则，并基于该重叠或者接近信息以及该母球的速度变化信息确定碰撞目标球的信息。

在第二实施例中，该台球碰撞关系识别方法结合目标球的速度变化信息加强识别确定碰撞目标球的信息，包括以下步骤：

根据该帧间差异，识别出该目标球的速度变化信息；

根据台球比赛规则，并基于该重叠或者接近信息以及该目标球的速度变化信息确定碰撞目标球的信息。

在第三实施例中，该台球碰撞关系识别方法进一步结合该母球的速度变化信息和该目标球的速度变化信息，两方面内容进行整体补充，以解决在满球、薄球、贴球等各种例外情况的碰撞目标球识别和计算，请参考图1，所示为台球碰撞关系识别方法第三实施例的流程图，包括以下步骤：

步骤101：根据比赛图像识别出台球，该台球包括母球以及若干目标球；

步骤102：获取至少两帧比赛过程图像，根据帧间差异，识别出运动中的台球的预测运动区域，确定该台球的预测运动区域的重叠或者接近信息；

步骤103：根据该帧间差异，识别出该母球的速度变化信息；

步骤104：根据该帧间差异，识别出该目标球的速度变化信息；

步骤105：根据台球比赛规则，并基于该重叠或者接近信息、该母球的速度变化信息、该目标球的速度变化信息的组合确定碰撞目标球的信息。

具体地，在根据比赛图像识别出台球的过程中，该台球碰撞关系识别方法还包括以下基础计算处理过程：

获取第一帧与第二帧两帧比赛过程图像，比如，获取第n帧与第n+1帧两帧比赛过程图像；

根据该帧间差异，识别出该母球的速度信息；

根据该帧间差异，识别出该目标球的速度信息。

其中，该台球的预测运动区域包括该母球的预测运动区域的与若干目标球的预测运动区域，该母球的预测运动区域两端为半圆头，该若干目标球的预测运动区域为圆形投影。由于台球的运动区域通常限制在同一个平面上，因此可以将三维立体投影到二维平面进行分析，比如，母球预测运动区域可由双半球头圆柱体投影为双半圆头矩形，目标球区域由球体投影为圆形投影，如图3。

如图3所示，所示为在单独以该重叠或者接近信息为判断方式，来确定碰撞目标球的信息的示意图，以下简称预测运动区域重叠，或者方式一。

预测运动区域重叠的基本原理是，如果能预测出一段时间内各个球自由运动，亦即假设其他球不存在，情况下的所处位置和占据区域，如果有二个球在某个时刻的预测区域在空间上产生重叠，那么这二个球将在这个时刻或者更早时刻发生碰撞。

在根据台球比赛规则，基于该重叠或者接近信息确定碰撞台球的信息为在该母球的预测运动区域内查找初次与目标球相切的母球位置并推测为碰撞台球的信息，具体包括：

在该母球的预测运动区域内识别出与若干目标球的圆形投影的重叠或者接近信息；

根据该重叠或者接近信息确定所有碰撞目标球的信息；

根据碰撞目标球的信息、该母球的速度信息以及帧间时间间隔预测出所有碰撞目标球的撞击时间和撞击前的母球运动距离；

对预测的该所有碰撞目标球的撞击时间进行排序，确定该母球首次撞击的目标球的撞击位置与撞击时间。

如图3所示示例，假设当前至少已经得到第n帧或者更早的台球信息，则可以预测母球第n+1帧的自由运动位置，称为母球第n+1帧预测位置。从母球第n帧位置到母球第n+1帧预测位置所扫掠形成的双半球头圆柱体区域，称为母球的预测运动区域。

假设目标球在受到母球撞击之前是静止的，如果母球预测运动区域与某个目标球的圆形投影产生重叠，那么母球将在第n帧与第n+1帧之间的某个时刻与该目标球发生碰撞。

如果母球的预测运动区域与目标球的圆形投影产生重叠，则判断母球将撞击目标球。并且通过在母球的预测运动区域内找到初次与目标球相切的母球位置，即得到母球对目标球的预测撞击位置，同时根据该母球的速度信息以及帧间时间间隔进而可预测出撞击时间。

如果在第n帧与第n+1帧之间母球可能与多个目标球发生碰撞，则分别计算母球与这些目标球的预测撞击位置或预测撞击时间并进行排序，撞击发生在先的目标球即为母球首先撞击的目标球。

该由母球第n位置及更早位置预测第n+1帧位置，可以只取第n-1帧和第n帧计算母球速度进而估计位置，也可以取更多帧综合计算。

第n帧位置到第n+1帧预测位置的距离可以等于第n-1帧位置到第n帧预测位置的距离，也可以是根据母球速度及第n帧到第n+1帧的时间间隔计算出的运动距离，等等。

该台球碰撞关系识别方法还包括设置修正系数调整该撞击前的母球运动距离。

具体来说，该撞击前的母球运动距离可以根据母球与台呢的摩擦系数或者母球自由运动的加速度，比如速率减少，进行修正。

还可以根据实际误差情况进行调整，例如图3就是将该距离适当延长，比如乘以一个大于1的系数，作为撞击前的母球运动距离的估计值。这里的误差情况可能是位置检测不准、速度计算不准、时间间隔不准等原因引起。此外，该母球预测运动区域的形状还可以根据实际误差情况由双半圆头矩形调整为双半圆头梯形、双半椭圆头梯形等形状。

如图4所示，该台球碰撞关系识别方法还包括在库边反射时，以库边为镜像构建该母球的预测运动区域。

图3所碰撞场景为不存在库边反弹的情况，而图4所示场景为存在库边反弹的情况。除了可以像图3这样根据反弹原理构建带转折的母球预测运动区域，还可以由母球当前帧位置、母球以往帧位置、母球预测位置、目标球位置等生成其相对于库边的镜像，从而可以构建不带转折的母球预测运动区域，便于处理和分析。接下来的该母球的速度变化信息和该目标球的速度变化信息与不存在库边反弹的情况基本相同，不再重复阐述。

如图5所示，该母球的速度信息包括速率以及方向，该母球的速度变化信息包括母球速率变化信息以及母球方向变化信息。

在根据台球比赛规则，并基于该母球的速度变化信息确定碰撞台球的信息的步骤，后称方式二，包括：

在第二帧，比如第n+1帧检测到该母球速度变化信息或者母球方向变化信息；

在该母球的预测运动区域内查找初次与目标球相切的母球位置或者与目标球最接近的母球位置并推测为撞击位置；

根据该母球的速度信息以及帧间时间间隔预推测出该撞击位置的撞击时间。

在检测母球速度变化时，通常排除母球速度增加的速度变化，包括由静止变为运动的速度变化。因为这些情况要么是球杆击打母球，要么是属于规则不关心的碰撞关系，比如，受到母球或其他球撞击而运动的球反过来撞击母球，一定发生在当次击球的首次碰撞之后。当检测到母球速度变化，判断这是否由母球撞击某个目标球导致，从而确认碰撞关系。

如图5所示，获取母球第n+1帧位置之后发现其速度方向发生变化，又发现目标球第n帧占据区域与母球预测运动区域存在空间重叠或者非常接近，则认为母球在第n帧与第n+1帧之间撞击到目标球。

通过在预测运动区域内找到初次与目标球相切的母球位置或者与目标球最接近的母球位置，即得到母球对目标球的推测撞击位置，进而可推测出撞击时间。

图5正是目标球第n帧占据区域与母球预测运动区域非常接近的情况，之所以允许只接近而不重叠，是因为母球预测运动区域的计算往往存在误差，而母球速度变化通常是撞击目标球导致的，那么就需要在误差允许范围内找到导致母球速度变化的原因。

另外还可以增加一些辅助判断条件，例如由目标球原停止位置和母球推测撞击位置可以计算出目标球和母球受到相互作用力的方向，设定目标球运动的方向和母球速度变化的方向应该与受到作用力的方向基本一致的条件，等等。另外，该母球预测运动区域可以改为母球实际运动区域，即母球从第n帧到第n+1帧实际扫掠形成的区域。

如图6所示，该目标球的速度信息包括速率以及方向，该目标球的速度变化信息包括目标球速率变化信息以及目标球方向变化信息。

在根据台球比赛规则，基于该目标球的速度变化信息确定碰撞台球的信息的步骤包括：

获取多帧比赛过程图像,比如，获取第n帧到第n+2帧的多帧比赛过程图像；

在第n+2帧检测到目标球的速度变化信息时，并且该目标球的圆形投影与该母球的预测运动区域存在该重叠或者接近信息，则判断该母球碰撞到该目标球。

在检测目标球速度变化时，判断这是否由母球撞击某个目标球导致，从而确认碰撞关系。

如图6，在第n+2帧检测到目标球1相对原停止位置发生位移，而母球从第n帧到第n+1帧的预测运动区域或实际运动区域与目标球1原占据区域存在空间重叠或者非常接近，判断母球在第n帧到第n+1帧与目标球1发生碰撞，进而可推测出母球对目标球1的撞击位置和撞击时间。理论上目标球1的位移在第n+1帧就能够检测到，但是这里以第n+2帧才检测到为例，原因可能是该球移动非常缓慢且/或计算精度有限，同样能够正确判断出碰撞关系。

为了更精准判断台球的碰撞关系，在根据台球比赛规则，基于该目标球的速度变化信息确定碰撞台球的信息的步骤，后称方式三，还包括：

获取第一帧到第二帧的比赛过程图像，比如，获取第n帧到第n+1帧的比赛过程图像；

在第二帧，比如第n+1帧检测到目标球的方向变化信息时，该目标球相对原停止位置发生位移，并且该目标球的圆形投影与该母球的预测运动区域无该重叠或者接近信息；

识别该目标球的接触球链，识别该接触球链与该母球的预测运动区域有重叠或者接近信息的链头目标球，则判断该母球碰撞到该链头目标球，并确定该链头目标球的撞击位置与撞击时间。

在图6中，目标球2、目标球3以及目标球4形成了接触球链。在第n+1帧检测到目标球4相对原停止位置发生位移，但母球从第n帧到第n+1帧的预测运动区域或实际运动区域与目标球4原占据区域并不存在空间重叠或者非常接近，却与接触球链的链头目标球，亦即目标球2原占据区域存在空间重叠或者非常接近，且从链头目标球2到目标球4的原停止位置是接触或几乎接触的，或者通过中间逐个接触或几乎接触的若干球形成一条接触球链。则判断母球在第n帧到第n+1帧与链头目标球2发生碰撞，进而可推测出母球对该链头目标球2的撞击位置和撞击时间。

以上分别介绍了基于该重叠或者接近信息，该母球的速度变化信息、该目标球的速度变化信息三者之一单独判断台球碰撞关系的情况。

实际实施判断台球撞击关系时，可以该重叠或者接近信息，该母球的速度变化信息、该目标球的速度变化信息三者进行选择或者组合，例如只选择其中一种或二种方式确认台球碰撞关系，或者三种中至少一种方式即确认台球碰撞关系，或者三种方式中至少二种方式确认台球碰撞关系，或者三种方式同时确认即确认台球碰撞关系，等等。还可以使用更复杂的组合策略，例如：

组合策略一：以斯诺克台球为例，球的标准直径长度为52.5毫米，如果方式一计算出目标球球心到母球球心预测运动轨迹的垂直距离小于阈值一，比如50毫米，则可以直接确认台球碰撞关系；否则如果该距离在阈值一和阈值二，比如55毫米，之间，则需要结合方式二和/或方式三确认台球碰撞关系；若距离大于阈值二，则确认目标球和母球不会在第n帧与第n+1帧之间发生碰撞。

组合策略二：假设以方式一或方式二找到可能受到母球撞击的目标球，如果母球速度大于阈值(如0.1米/秒)且目标球因受到撞击而可能移动的方向在一定距离内(如10毫米)没有其他球或者库边的阻挡，则必须以方式三检测到目标球的速度变化才能够确认台球碰撞关系。

实施例2

请参考图2，本实施例的台球比赛计分系统，包括台球识别单元10、运动区域识别单元20、母球识别单元30、目标球识别单元40以及碰撞判断单元50。该台球识别单元10用于根据比赛图像识别出台球，该台球包括母球以及若干目标球。该运动区域识别单元20用于获取至少两帧比赛过程图像，根据帧间差异，识别出运动中的台球的预测运动区域，确定该预测运动区域的重叠或者接近信息。该母球识别单元30用于根据该帧间差异，识别出该母球的速度变化信息。该目标球识别单元40用于根据该帧间差异，识别出该目标球的速度变化信息。该碰撞判断单元50用于根据台球比赛规则，并基于该重叠或者接近信息，该母球的速度变化信息、该目标球的速度变化信息三者之一或者其组合确定碰撞目标球的信息。

该台球识别单元10还包括基础计算单元12，用于获取第一帧与第二帧两帧比赛过程图像，比如，获取第n帧与第n+1帧两帧比赛过程图像；用于根据该帧间差异，识别出该母球的速度信息；用于根据该帧间差异，识别出该目标球的速度信息；其中，该台球的预测运动区域包括该母球的预测运动区域的与若干目标球的预测运动区域，该母球的预测运动区域两端为半圆头，该若干目标球的预测运动区域为圆形投影。

该台球比赛计分系统的运动区域识别单元20用于在根据台球比赛规则，基于该重叠或者接近信息确定碰撞台球的信息，包括第一确定单元22、第二确定单元24、第三确定单元26、修正单元28以及库边处理单元29。

该第一确定单元22，用于在该母球的预测运动区域内识别出该母球的预测运动区域与若干目标球的圆形投影的重叠或者接近信息。

该第二确定单元24，用于根据该重叠或者接近信息确定所有碰撞目标球的信息，以及用于根据碰撞目标球的信息、该母球的速度信息以及帧间时间间隔预测出所有碰撞目标球的撞击时间和撞击前的母球运动距离。

该第三确定单元26，用于对预测的该所有碰撞目标球的撞击时间进行排序，确定该母球首次撞击的目标球的撞击位置与撞击时间。

该修正单元28用于设置修正系数调整该撞击前的母球运动距离，该库边处理单元29用于在库边反射时，以库边为镜像构建该母球的预测运动区域。

该母球的速度变化信息包括母球速率变化信息以及母球方向变化信息。

该母球识别单元30用于在根据台球比赛规则，并基于该母球的速度变化信息确定碰撞台球的信息，具体包括第一检测单元32、第二检测单元33以及第三检测单元34。

该第一检测单元32，用于在第二帧，比如第n+1帧检测到该母球速度变化信息或者母球方向变化信息。

该第二检测单元33，用于在该母球的预测运动区域内查找初次与目标球相切的母球位置或者与目标球最接近的母球位置并推测为撞击位置。

该第三检测单元34，用于根据该母球的速度信息以及帧间时间间隔预推测出该撞击位置的撞击时间。

该目标球的速度变化信息包括目标球速率变化信息以及目标球方向变化信息。

该目标球识别单元40用于在根据台球比赛规则，基于该目标球的速度变化信息确定碰撞台球的信息，具体包括第一识别单元41、第二识别单元42以及第三识别单元43。

该第一识别单元41，用于获取第n帧到第n+2帧的多帧比赛过程图像。该第二识别单元42，用于在第n+2帧检测到目标球的速度变化信息时，并且该目标球的圆形投影与该母球的预测运动区域存在该重叠或者接近信息，则判断该母球碰撞到该目标球。

该目标球识别单元40还包括第三识别单元43，该第三识别单元43包括获取单元431、球链识别单元432以及球链判断单元433。

该获取单元431用于获取第n帧到第n+1帧的比赛过程图像。

该球链识别单元432用于在第n+1帧检测到目标球的方向变化信息时，该目标球相对原停止位置发生位移，并且该目标球的圆形投影与该母球的预测运动区域无该重叠或者接近信息。

该球链判断单元433用于识别该目标球的接触球链，识别该接触球链与该母球的预测运动区域有重叠或者接近信息的链头目标球，则判断该母球碰撞到该链头目标球，并确定该链头目标球的撞击位置与撞击时间。

本实施例的台球碰撞关系识别方法以及台球比赛计分系统，通过将母球与目标球的碰撞情况进行细分，并根据台球比赛规则，以该重叠或者接近信息为主要判断方式，组合该母球的速度变化信息、该目标球的速度变化信息来确定碰撞目标球的信息，使得台球碰撞关系判断更准确，提供台球比赛积分系统的可靠性。

实施例3

图7是本申请实施例提供的台球碰撞关系识别方法的电子设备600的硬件结构示意图，如图7所示，该电子设备600包括：

一个或多个处理器610、存储器620以及显示单元660，图7中以一个处理器610为例。该存储器620存储有可被该至少一个处理器610执行的指令，该指令被该至少一个处理器执行时以使该至少一个处理器能够执行该台球碰撞关系识别方法。

处理器610、存储器620以及显示单元660可以通过总线或者其他方式连接，图7中以通过总线连接为例。

存储器620作为一种非易失性计算机可读存储介质，可用于存储非易失性软件程序、非易失性计算机可执行程序以及模块，如本申请实施例中的台球碰撞关系识别方法对应的程序指令/模块(例如，附图2所示的台球识别单元10、运动区域识别单元20、母球识别单元30、目标球识别单元40以及碰撞判断单元50)。处理器610通过运行存储在存储器620中的非易失性软件程序、指令以及模块，从而执行电子设备的各种功能应用以及数据处理，即实现该方法实施例中的台球碰撞关系识别方法。

存储器620可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储根据台球比赛计分系统的使用所创建的数据等。此外，存储器620可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实施例中，存储器620可选包括相对于处理器610远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至台球比赛计分系统的电子设备。该网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

所述一个或者多个模块存储在所述存储器620中，当被所述一个或者多个处理器610执行时，执行该任意方法实施例中的台球碰撞关系识别方法，例如，执行以上描述的图1中的方法步骤101至步骤105，实现图2中的台球识别单元10、运动区域识别单元20、母球识别单元30、目标球识别单元40以及碰撞判断单元50等的功能。

该产品可执行本申请实施例所提供的方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本申请实施例所提供的方法。

本申请实施例提供了一种非易失性计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令被一个或多个处理器执行，例如，执行以上描述的图1中的方法步骤101至步骤105，实现图2中的台球识别单元10、运动区域识别单元20、母球识别单元30、目标球识别单元40以及碰撞判断单元50等的功能。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。

通过以上的实施方式的描述，本领域普通技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。本领域普通技术人员可以理解实现该实施例方法中的全部或部分流程是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如该各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-OnlyMemory,ROM)或随机存储记忆体(Random Access Memory,RAM)等。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；在本申请的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本申请的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (17)

1.一种台球碰撞关系识别方法，其特征在于，包括以下步骤：

根据比赛图像识别出台球，所述台球包括母球以及若干目标球；

获取至少两帧比赛过程图像，根据帧间差异，识别出运动中的台球的预测运动区域，确定所述台球的预测运动区域的重叠或者接近信息；

根据台球比赛规则，并基于所述重叠或者接近信息确定碰撞目标球的信息；

其中，所述台球的预测运动区域包括所述母球的预测运动区域的与若干目标球的预测运动区域，所述若干目标球的预测运动区域为圆形投影，在根据台球比赛规则，基于所述重叠或者接近信息确定碰撞台球的信息为在所述母球的预测运动区域内查找初次与目标球相切的母球位置并推测为碰撞台球的信息，具体包括：

获取第一帧与第二帧两帧比赛过程图像；

根据所述帧间差异，识别出所述母球的速度信息；

根据所述帧间差异，识别出所述目标球的速度信息；

在所述母球的预测运动区域内识别出与若干目标球的圆形投影的重叠或者接近信息；

根据所述重叠或者接近信息确定所有碰撞目标球的信息；

根据碰撞目标球的信息、所述母球的速度信息以及帧间时间间隔预测出所有碰撞目标球的撞击时间和撞击前的母球运动距离；

对预测的所述所有碰撞目标球的撞击时间进行排序，确定所述母球首次撞击的目标球的撞击位置与撞击时间。

2.根据权利要求1所述的台球碰撞关系识别方法，其特征在于，还包括以下步骤：

根据所述帧间差异，识别出所述母球的速度变化信息；

根据台球比赛规则，并基于所述重叠或者接近信息以及所述母球的速度变化信息确定碰撞目标球的信息。

3.根据权利要求1所述的台球碰撞关系识别方法，其特征在于，还包括以下步骤：

根据所述帧间差异，识别出所述目标球的速度变化信息；

根据台球比赛规则，并基于所述重叠或者接近信息以及所述目标球的速度变化信息确定碰撞目标球的信息。

4.根据权利要求1所述的台球碰撞关系识别方法，其特征在于，还包括以下步骤：

根据所述帧间差异，识别出所述母球的速度变化信息；

根据所述帧间差异，识别出所述目标球的速度变化信息；

根据台球比赛规则，并基于所述重叠或者接近信息、所述母球的速度变化信息、所述目标球的速度变化信息确定碰撞目标球的信息。

5.根据权利要求1所述的台球碰撞关系识别方法，其特征在于，设置修正系数调整所述撞击前的母球运动距离。

6.根据权利要求5所述的台球碰撞关系识别方法，其特征在于，在库边反射时，以库边为镜像构建所述母球的预测运动区域。

7.根据权利要求2所述的台球碰撞关系识别方法，其特征在于，所述台球的预测运动区域包括所述母球的预测运动区域的与若干目标球的预测运动区域，所述若干目标球的预测运动区域为圆形投影，所述母球的速度变化信息包括母球速率变化信息以及母球方向变化信息，在根据台球比赛规则，并基于所述母球的速度变化信息确定碰撞台球的信息的步骤包括：

获取第一帧与第二帧两帧比赛过程图像；

根据所述帧间差异，识别出所述母球的速度信息，所述母球的速度信息包括速率以及方向；在第二帧检测到所述母球速度变化信息或者母球方向变化信息；

在所述母球的预测运动区域内查找初次与目标球相切的母球位置或者与目标球最接近的母球位置并推测为撞击位置；

根据所述母球的速度信息以及帧间时间间隔预推测出所述撞击位置的撞击时间。

8.根据权利要求3所述的台球碰撞关系识别方法，其特征在于，所述台球的预测运动区域包括所述母球的预测运动区域的与若干目标球的预测运动区域，所述若干目标球的预测运动区域为圆形投影，所述目标球的速度变化信息包括目标球速率变化信息以及目标球方向变化信息，在根据台球比赛规则，基于所述目标球的速度变化信息确定碰撞台球的信息的步骤包括：

获取多帧比赛过程图像；

根据所述帧间差异，识别出所述目标球的速度信息，所述目标球的速度信息包括速率以及方向；

在检测到目标球的速度变化信息时，并且所述目标球的圆形投影与所述母球的预测运动区域存在所述重叠或者接近信息，则判断所述母球碰撞到所述目标球。

9.根据权利要求8所述的台球碰撞关系识别方法，其特征在于，在根据台球比赛规则，基于所述目标球的速度变化信息确定碰撞台球的信息的步骤还包括：

获取第一帧到第二帧的比赛过程图像；

在第二帧检测到目标球的方向变化信息时，所述目标球相对原停止位置发生位移，并且所述目标球的圆形投影与所述母球的预测运动区域无所述重叠或者接近信息；

识别所述目标球的接触球链，识别所述接触球链与所述母球的预测运动区域有重叠或者接近信息的链头目标球，则判断所述母球碰撞到所述链头目标球，并确定所述链头目标球的撞击位置与撞击时间。

10.一种台球比赛计分系统，其特征在于，包括：

台球识别单元，用于根据比赛图像识别出台球，所述台球包括母球以及若干目标球；

运动区域识别单元，用于获取至少两帧比赛过程图像，根据帧间差异，识别出运动中的台球的预测运动区域，确定所述预测运动区域的重叠或者接近信息；

碰撞判断单元，用于根据台球比赛规则，并基于所述重叠或者接近信息确定碰撞目标球的信息；

其中，所述运动区域识别单元用于在根据台球比赛规则，基于所述重叠或者接近信息确定碰撞台球的信息，包括：

第一确定单元，用于在所述母球的预测运动区域内识别出所述母球的预测运动区域与若干目标球的圆形投影的重叠或者接近信息；

第二确定单元，用于根据所述重叠或者接近信息确定所有碰撞目标球的信息，以及用于根据碰撞目标球的信息、所述母球的速度信息以及帧间时间间隔预测出所有碰撞目标球的撞击时间和撞击前的母球运动距离；

第三确定单元，用于对预测的所述所有碰撞目标球的撞击时间进行排序，确定所述母球首次撞击的目标球的撞击位置与撞击时间。

11.根据权利要求10所述的台球比赛计分系统，其特征在于，还包括基础计算单元，用于获取第一帧与第二帧两帧比赛过程图像；用于根据所述帧间差异，识别出所述母球的速度信息；用于根据所述帧间差异，识别出所述目标球的速度信息；其中，所述台球的预测运动区域包括所述母球的预测运动区域的与若干目标球的预测运动区域，所述若干目标球的预测运动区域为圆形投影。

12.根据权利要求11所述的台球比赛计分系统，其特征在于，还包括母球识别单元以及目标球识别单元：

所述母球识别单元用于根据所述帧间差异，识别出所述母球的速度变化信息；

所述目标球识别单元用于根据所述帧间差异，识别出所述目标球的速度变化信息；

所述碰撞判断单元用于根据台球比赛规则，并基于所述重叠或者接近信息，所述母球的速度变化信息、所述目标球的速度变化信息的组合确定碰撞目标球的信息。

13.根据权利要求10所述的台球比赛计分系统，其特征在于，所述运动区域识别单元还包括修正单元以及库边处理单元，所述修正单元用于设置修正系数调整所述撞击前的母球运动距离，所述库边处理单元用于在库边反射时，以库边为镜像构建所述母球的预测运动区域。

14.根据权利要求12所述的台球比赛计分系统，其特征在于，所述母球的速度变化信息包括母球速率变化信息以及母球方向变化信息，所述母球识别单元用于在根据台球比赛规则，并基于所述母球的速度变化信息确定碰撞台球的信息，具体包括：

第一检测单元，用于在第二帧检测到所述母球速度变化信息或者母球方向变化信息；

第二检测单元，用于在所述母球的预测运动区域内查找初次与目标球相切的母球位置或者与目标球最接近的母球位置并推测为撞击位置；

第三检测单元，用于根据所述母球的速度信息以及帧间时间间隔预推测出所述撞击位置的撞击时间。

15.根据权利要求12所述的台球比赛计分系统，其特征在于，所述目标球的速度变化信息包括目标球速率变化信息以及目标球方向变化信息，所述目标球识别单元用于在根据台球比赛规则，基于所述目标球的速度变化信息确定碰撞台球的信息，具体包括：

第一识别单元，用于获取多帧比赛过程图像；

第二识别单元，用于检测到目标球的速度变化信息时，并且所述目标球的圆形投影与所述母球的预测运动区域存在所述重叠或者接近信息，则判断所述母球碰撞到所述目标球。

16.根据权利要求15所述的台球比赛计分系统，其特征在于，所述目标球识别单元还包括第三识别单元，所述第三识别单元包括：

获取单元，用于获取第一帧到第二帧的比赛过程图像；

球链识别单元，用于在第二帧检测到目标球的方向变化信息时，所述目标球相对原停止位置发生位移，并且所述目标球的圆形投影与所述母球的预测运动区域无所述重叠或者接近信息；以及

球链判断单元，用于识别所述目标球的接触球链，识别所述接触球链与所述母球的预测运动区域有重叠或者接近信息的链头目标球，则判断所述母球碰撞到所述链头目标球，并确定所述链头目标球的撞击位置与撞击时间。

17.一种非易失性计算机可读存储介质，其中，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于使计算机执行权利要求1-9任一项所述的台球碰撞关系识别方法。

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