CN110314362A - 羽毛球测速训练装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种羽毛球测速训练装置，包括：第一摄像头，其设置在球场上方；第二摄像头，其设置在球场侧方；羽毛球，其头端设置为中空及透明状；头端的空腔内设置有压力传感器和识别模块；识别模块分别与第一和第二摄像头通讯连接；计时模块，其与压力传感器连接，计时模块记录计时开始时间和结束时间，并计算得到计时周期；处理模块，其获取计时周期内的横向和纵向运动轨迹，并拟合为1条立体运动轨迹；计算模块，其测量立体运动轨迹的长度，然后根据长度和由计时模块获取的计时周期计算得到识别模块的速度。其通过摄像头和计时模块计算击球后羽毛球的运动长度和运动时间，从而得到球速，装置结构简单，且成本低易普及。

Description

羽毛球测速训练装置

技术领域

本发明涉及体育训练机械技术领域，尤其涉及一种羽毛球测速训练装置。

背景技术

羽毛球是一项隔着球网，使用长柄网状球拍击打平口端扎有一圈羽毛的半球状软木的室内运动，可以分为单打与双打，在羽毛球的训练中包括动作的训练、力量的训练以及反应速度的训练等，然而反应速度、动作的训练均可通过教练的观察来进行，但是对于击球速度的训练仅仅凭借经验和视觉判断则很难达到精确的水平，现有技术中，正规比赛羽毛球测速装置采用鹰眼技术进行测试，价格贵，国外形成技术垄断，而传统的采用雷达发射接收微波频率信号，通过处理反馈信息得到羽毛球的速度，这类测速装置测量精度低，误差较大，不能满足训练和使用需求，且传统的测速装置固定在球网两侧的柱子上进行信息采集，此种方式只能测量羽毛球过网速度，其他速度无法完成测量，因而，对于羽毛球的训练并不适用。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

本发明还有一个目的是提供一种羽毛球测速训练装置，通过摄像头和计时模块计算击球后羽毛球的运动长度和运动时间，从而得到球速，装置结构简单，且成本低易普及。

为实现上述目的和一些其他的目的，本发明采用如下技术方案：

一种羽毛球测速训练装置，包括：

第一摄像头，其设置在球场上方；

第二摄像头，其设置在球场侧方；

羽毛球，其头端设置为中空及透明状，且所述头端设置有弹性，使所述头端在外力作用下向内凹陷并在外力消失时恢复；所述头端内的空腔内设置有压力传感器和识别模块；所述识别模块分别与所述第一摄像头和第二摄像头通讯连接，以由所述第一摄像头拍摄所述识别模块的横向运动轨迹，以及由所述第二摄像头拍摄所述识别模块的纵向运动轨迹；

计时模块，其与所述压力传感器通讯连接，所述计时模块记录计时开始时间和计时结束时间，并根据所述计时开始时间和计时结束时间得到计时周期；其中，所述计时开始时间为所述压力传感器感应到的压力值超出预设的阈值时的时间；所述计时结束时间为所述计时开始时间之后，所述压力传感器再次感应到的压力值超出预设的阈值时的时间；

处理模块，其与所述第一摄像头、第二摄像头和计时模块分别连接；所述处理模块分别获取所述计时周期内的横向运动轨迹和纵向运动轨迹，并将所述横向运动轨迹和纵向运动轨迹在三维空间内拟合为1条立体运动轨迹；

计算模块，其与所述计时模块和处理模块分别连接；所述计算模块由所述处理模块获取所述立体运动轨迹，并测量所述立体运动轨迹的长度，然后根据所述长度和由所述计时模块获取的计时周期计算得到所述识别模块的速度；其中，速度＝长度/计时周期。

优选的是，所述的羽毛球测速训练装置中，所述第一摄像头沿所述球场的球网布置方向间隔均匀的布置不少于3个；所述处理模块将由所述第一摄像头获取的多条横向运动轨迹进行融合合成为1条横向运动轨迹。

优选的是，所述的羽毛球测速训练装置中，所述第二摄像头设置为多个；多个所述第二摄像头对称布置于所述球场的横向方向的两侧；所述处理模块将由对称布置在所述球场的两侧的第二摄像头拍摄的纵向运动轨迹先融合合成为1条纵向运动轨迹，然后再将融合合成的多条纵向运动轨迹再次融合合成为1条最终的纵向运动轨迹。

优选的是，所述的羽毛球测速训练装置中，所述处理模块设置有选择判断单元；所述选择判断单元用于多条横向运动轨迹或纵向运动轨迹的融合；所述选择判断单元融合横向运动轨迹或纵向运动轨迹的方法为：

S1、依据由所述计时模块获取的时间将多条横向运动轨迹或纵向运动轨迹按照时间段分解为多个时间段轨迹；

S2、判断横向运动轨迹或纵向运动轨迹的同一时间段内形成的时间段轨迹间的偏差是否在限定值范围内；否，则将偏差较大的时间段轨迹删除；是，则对偏差在限定值范围内的时间段轨迹取中间值形成选定时间段轨迹；

S3、将S2获得的选定时间段轨迹按照时间顺序合成为最终的横向运动轨迹或纵向运动轨迹。

优选的是，所述的羽毛球测速训练装置中，还包括：

显示终端，其连接于所述处理模块；所述处理模块内还设置有场景单元；所述场景单元内存储有所述球场的三维场景图；所述处理模块将所述三维场景图在所述显示终端上显示；

模拟模块，其与所述处理模块、计算模块和显示终端分别连接；所述模拟模块根据由所述处理模块获取的立体运动轨迹以及由所述计算模块获取的速度在所述显示终端上进行所述立体运动轨迹的演示。

优选的是，所述的羽毛球测速训练装置中，还包括：

校时模块，其与所述第一摄像头、第二摄像头和计时模块分别连接，以保持所述第一摄像头、第二摄像头和计时模块的时间统一。

优选的是，所述的羽毛球测速训练装置中，还包括：

第三摄像头，其设置在球场的侧方；所述第三摄像头连接于所述显示终端，以将拍摄的影像在所述显示终端上显示；且所述显示终端连接于所述压力传感器，并在所述显示终端显示所述第三摄像头拍摄的影像时，将所述压力传感器检测的压力值在所述影像上进行显示。

本发明至少包括以下有益效果：

本发明的羽毛球测速训练装置中，第一摄像头和第二摄像头分别拍摄羽毛球中识别模块的横向运动轨迹和纵向运动轨迹，计时模块在羽毛球中的压力传感器感受到压力值开始计时，通过识别模块的运动轨迹的长度以及计时模块计量的时长，即可计算单次击球后羽毛球的运动速度，装置结构简单，且成本低易普及。

通过球场上方的第一摄像头和球场侧方的第二摄像头的配合，实现了对羽毛球运动轨迹的横向和纵向的分别获取，然后通过处理模块进行轨迹的拟合，使得同时获取了羽毛球在球场上的实际运动轨迹，避免了大量摄像头使用的同时，也保证了获取的运动轨迹的准确性。

通过将羽毛球的头端设置为透明状，并在其中内置压力传感器和识别模块，使得压力传感器能够准确的识别羽毛球的击打时间，而识别模块能够使得摄像头捕捉的羽毛球的轨迹更加准确和清晰，便于后续运动轨迹长度计算的便捷性和准确性。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1是本发明提供的羽毛球测速训练装置的框架结构图；

图2是本发明提供的羽毛球测速训练装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做详细说明，以令本领域普通技术人员参阅本说明书后能够据以实施。

如图1和图2所示，一种羽毛球测速训练装置，包括：第一摄像头1，其设置在球场2上方。

第二摄像头3，其设置在球场2侧方。

羽毛球，其头端设置为中空及透明状，且所述头端设置有弹性，使所述头端在外力作用下向内凹陷并在外力消失时恢复；所述头端内的空腔内设置有压力传感器和识别模块；所述识别模块分别与所述第一摄像头1和第二摄像头3通讯连接，以由所述第一摄像头1拍摄所述识别模块的横向运动轨迹，以及由所述第二摄像头3拍摄所述识别模块的纵向运动轨迹。

计时模块，其与所述压力传感器通讯连接，所述计时模块记录计时开始时间和计时结束时间，并根据所述计时开始时间和计时结束时间得到计时周期；其中，所述计时开始时间为所述压力传感器感应到的压力值超出预设的阈值时的时间；所述计时结束时间为所述计时开始时间之后，所述压力传感器再次感应到的压力值超出预设的阈值时的时间。

处理模块，其与所述第一摄像头1、第二摄像头3和计时模块分别连接；所述处理模块分别获取所述计时周期内的横向运动轨迹和纵向运动轨迹，并将所述横向运动轨迹和纵向运动轨迹在三维空间内拟合为1条立体运动轨迹。

计算模块，其与所述计时模块和处理模块分别连接；所述计算模块由所述处理模块获取所述立体运动轨迹，并测量所述立体运动轨迹的长度，然后根据所述长度和由所述计时模块获取的计时周期计算得到所述识别模块的速度；其中，速度＝长度/计时周期。

在上述方案中，用户在球场上进行击球训练，在球拍接触到羽毛球后，羽毛球内的压力传感器感应到压力超出了预设的阈值，然后触发计时模块开始计时，而羽毛球被对方用户击打或者落地后，羽毛球内的压力传感器均会再次感应到超出预设的阈值的压力，并控制计时模块停止计时，从而获得了用户一次击球后羽毛球的运动时间，同时，第一摄像头和第二摄像头分别拍摄了羽毛球的运动影像，处理模块通过截取计时模块计时时间内第一摄像头和第二摄像头拍摄的影像，然后进行拟合，即可得到羽毛球内识别模块的三维运动轨迹，即羽毛球在用户一次击球后的运动轨迹，最后计算模块通过运动轨迹的长度，以及一次击球后羽毛球的运行时间即可计算得到用户击球后球的运动速度。

通过第一摄像头和第二摄像头分别拍摄羽毛球中识别模块的横向运动轨迹和纵向运动轨迹，计时模块在羽毛球中的压力传感器感受到压力值开始计时，通过识别模块的运动轨迹的长度以及计时模块计量的时长，即可计算单次击球后羽毛球的运动速度，装置结构简单，且成本低易普及。

通过球场上方的第一摄像头和球场侧方的第二摄像头的配合，实现了对羽毛球运动轨迹的横向和纵向的分别获取，然后通过处理模块进行轨迹的拟合，使得同时获取了羽毛球在球场上的实际运动轨迹，避免了大量摄像头使用的同时，也保证了获取的运动轨迹的准确性。

通过将羽毛球的头端设置为透明状，并在其中内置压力传感器和识别模块，使得压力传感器能够准确的识别羽毛球的击打时间，而识别模块能够使得摄像头捕捉的羽毛球的轨迹更加准确和清晰，便于后续运动轨迹长度计算的便捷性和准确性。

其中，识别模块可以选用感光材质制成的记号块，或者其他便于摄像头捕捉的记号即可。

一个优选方案中，所述第一摄像头1沿所述球场2的球网布置方向间隔均匀的布置不少于3个；所述处理模块将由所述第一摄像头1获取的多条横向运动轨迹进行融合合成为1条横向运动轨迹。

在上述方案中，通过设置多个沿球场的球网布置方向间隔均匀的第一摄像头，能够同时得到多条横向运动轨迹，从而避免羽毛球被遮挡造成的横向运动轨迹获取不全。

一个优选方案中，所述第二摄像头3设置为多个；多个所述第二摄像头3对称布置于所述球场2的横向方向的两侧；所述处理模块将由对称布置在所述球场2的两侧的第二摄像头3拍摄的纵向运动轨迹先融合合成为1条纵向运动轨迹，然后再将融合合成的多条纵向运动轨迹再次融合合成为1条最终的纵向运动轨迹。

在上述方案中，通过设置多个第二摄像头，能够在球场两侧分别获取羽毛球的纵向运动轨迹，然后进行融合合成，保证了轨迹的准确性。

一个优选方案中，所述处理模块设置有选择判断单元；所述选择判断单元用于多条横向运动轨迹或纵向运动轨迹的融合；所述选择判断单元融合横向运动轨迹或纵向运动轨迹的方法为：

S1、依据由所述计时模块获取的时间将多条横向运动轨迹或纵向运动轨迹按照时间段分解为多个时间段轨迹。

S2、判断横向运动轨迹或纵向运动轨迹的同一时间段内形成的时间段轨迹间的偏差是否在限定值范围内；否，则将偏差较大的时间段轨迹删除；是，则对偏差在限定值范围内的时间段轨迹取中间值形成选定时间段轨迹。

S3、将S2获得的选定时间段轨迹按照时间顺序合成为最终的横向运动轨迹或纵向运动轨迹。

在上述方案中，通过选择判断单元的设置，能够去除运动轨迹中偏差较大的轨迹，使得多条运动轨迹能够有效的融合为一条准确的运动轨迹，提高了羽毛球速度计算的准确性。

一个优选方案中，还包括：显示终端，其连接于所述处理模块；所述处理模块内还设置有场景单元；所述场景单元内存储有所述球场的三维场景图；所述处理模块将所述三维场景图在所述显示终端上显示。

模拟模块，其与所述处理模块、计算模块和显示终端分别连接；所述模拟模块根据由所述处理模块获取的立体运动轨迹以及由所述计算模块获取的速度在所述显示终端上进行所述立体运动轨迹的演示。

在上述方案中，通过显示终端和模拟模块的设置，使得击球后球的运动轨迹能够在与球场对应的三维场景图内进行直观的演示，从而便于用户根据运动轨迹分析自身击球的问题，以提高训练效果。

一个优选方案中，还包括：校时模块，其与所述第一摄像头1、第二摄像头3和计时模块分别连接，以保持所述第一摄像头1、第二摄像头3和计时模块的时间统一。

在上述方案中，通过校时模块的设置，使得摄像头和计时模块的时间统一，以便于提高运动轨迹截取的准确性。

一个优选方案中，还包括：第三摄像头4，其设置在球场2的侧方；所述第三摄像头4连接于所述显示终端，以将拍摄的影像在所述显示终端上显示；且所述显示终端连接于所述压力传感器，并在所述显示终端显示所述第三摄像头4拍摄的影像时，将所述压力传感器检测的压力值在所述影像上进行显示。

在上述方案中，通过第三摄像头的设置，使得用户击球的影像能够在显示终端上显示，同时压力传感器检测的压力值同时显示，能够便于用户根据击球的力度、击球动作、击球位置等因素结合来分析击球过程中存在的问题，进而提高训练效果。

另外，还可以在羽毛球的头端内设置定位模块，然后通过定位模块和处理模块的连接，使得击球位置也能够在显示终端上显示的三维场景中进行进行标记，从而便于用户根据击球位置、落球位置等分析战术，进一步提高训练效果。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里所示出与描述的图例。

Claims (7)

1.一种羽毛球测速训练装置，其中，包括：

第一摄像头，其设置在球场上方；

第二摄像头，其设置在球场侧方；

羽毛球，其头端设置为中空及透明状，且所述头端设置有弹性，使所述头端在外力作用下向内凹陷并在外力消失时恢复；所述头端内的空腔内设置有压力传感器和识别模块；所述识别模块分别与所述第一摄像头和第二摄像头通讯连接，以由所述第一摄像头拍摄所述识别模块的横向运动轨迹，以及由所述第二摄像头拍摄所述识别模块的纵向运动轨迹；

计时模块，其与所述压力传感器通讯连接，所述计时模块记录计时开始时间和计时结束时间，并根据所述计时开始时间和计时结束时间得到计时周期；其中，所述计时开始时间为所述压力传感器感应到的压力值超出预设的阈值时的时间；所述计时结束时间为所述计时开始时间之后，所述压力传感器再次感应到的压力值超出预设的阈值时的时间；

处理模块，其与所述第一摄像头、第二摄像头和计时模块分别连接；所述处理模块分别获取所述计时周期内的横向运动轨迹和纵向运动轨迹，并将所述横向运动轨迹和纵向运动轨迹在三维空间内拟合为1条立体运动轨迹；

计算模块，其与所述计时模块和处理模块分别连接；所述计算模块由所述处理模块获取所述立体运动轨迹，并测量所述立体运动轨迹的长度，然后根据所述长度和由所述计时模块获取的计时周期计算得到所述识别模块的速度；其中，速度＝长度/计时周期。

2.如权利要求1所述的羽毛球测速训练装置，其中，所述第一摄像头沿所述球场的球网布置方向间隔均匀的布置不少于3个；所述处理模块将由所述第一摄像头获取的多条横向运动轨迹进行融合合成为1条横向运动轨迹。

3.如权利要求1所述的羽毛球测速训练装置，其中，所述第二摄像头设置为多个；多个所述第二摄像头对称布置于所述球场的横向方向的两侧；所述处理模块将由对称布置在所述球场的两侧的第二摄像头拍摄的纵向运动轨迹先融合合成为1条纵向运动轨迹，然后再将融合合成的多条纵向运动轨迹再次融合合成为1条最终的纵向运动轨迹。

4.如权利要求2或3所述的羽毛球测速训练装置，其中，所述处理模块设置有选择判断单元；所述选择判断单元用于多条横向运动轨迹或纵向运动轨迹的融合；所述选择判断单元融合横向运动轨迹或纵向运动轨迹的方法为：

S1、依据由所述计时模块获取的时间将多条横向运动轨迹或纵向运动轨迹按照时间段分解为多个时间段轨迹；

S2、判断横向运动轨迹或纵向运动轨迹的同一时间段内形成的时间段轨迹间的偏差是否在限定值范围内；否，则将偏差较大的时间段轨迹删除；是，则对偏差在限定值范围内的时间段轨迹取中间值形成选定时间段轨迹；

S3、将S2获得的选定时间段轨迹按照时间顺序合成为最终的横向运动轨迹或纵向运动轨迹。

5.如权利要求1所述的羽毛球测速训练装置，其中，还包括：

显示终端，其连接于所述处理模块；所述处理模块内还设置有场景单元；所述场景单元内存储有所述球场的三维场景图；所述处理模块将所述三维场景图在所述显示终端上显示；

模拟模块，其与所述处理模块、计算模块和显示终端分别连接；所述模拟模块根据由所述处理模块获取的立体运动轨迹以及由所述计算模块获取的速度在所述显示终端上进行所述立体运动轨迹的演示。

6.如权利要求1所述的羽毛球测速训练装置，其中，还包括：

校时模块，其与所述第一摄像头、第二摄像头和计时模块分别连接，以保持所述第一摄像头、第二摄像头和计时模块的时间统一。

7.如权利要求1所述的羽毛球测速训练装置，其中，还包括：

第三摄像头，其设置在球场的侧方；所述第三摄像头连接于所述显示终端，以将拍摄的影像在所述显示终端上显示；且所述显示终端连接于所述压力传感器，并在所述显示终端显示所述第三摄像头拍摄的影像时，将所述压力传感器检测的压力值在所述影像上进行显示。