CN112767473A - 一种投影式台球提示方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种投影式台球提示方法及装置，其中，方法包括：通过图像采集设备采集台球桌桌面的视频图像；根据视频图像确定台球状态和球杆状态；根据台球状态和球杆状态确定相应的目标投影位置和提示内容；通过投影设备将提示内容投射至目标投影位置。本发明的投影式台球提示方法及装置，通过摄像机采集台球桌桌面的视频图像，根据视频图像确定台球状态和球杆状态，再确定相应的目标投影位置和提示内容，最后控制投影仪在目标投影位置上投射提示内容，对正在进行台球训练的新手进行提示，不仅便捷且节省时间，还可提升训练人员的训练效率，同时，无需教练陪同，减轻其负担。

Description

一种投影式台球提示方法及装置

技术领域

本发明涉及投影技术领域，特别涉及一种投影式台球提示方法及装置。

背景技术

目前，当新手进行台球训练时，由于熟练度较低，无法准确判断母球的运动路线，通常需要教练帮忙判断或在台球桌上用标记笔绘制出母球的运动路线，这样做不仅繁琐，耽误时间，还会降低训练人员的训练效率。

发明内容

本发明目的之一在于提供了一种投影式台球提示方法及装置，通过摄像机采集台球桌桌面的视频图像，根据视频图像确定台球状态和球杆状态，再确定相应的目标投影位置和提示内容，最后控制投影仪在目标投影位置上投射提示内容，对正在进行台球训练的新手进行提示，不仅便捷且节省时间，还可提升训练人员的训练效率，同时，无需教练陪同，减轻其负担。

本发明实施例提供的一种投影式台球提示方法，包括：

通过图像采集设备采集台球桌桌面的视频图像；

根据视频图像确定台球状态和球杆状态；

根据台球状态和球杆状态确定相应的目标投影位置和提示内容；

通过投影设备将提示内容投射至目标投影位置。

优选的，根据视频图像确定台球状态和球杆状态，具体包括：

对视频图像进行预处理获得多帧桌面图像；

采用预设的台球采样框对每帧桌面图像进行采样，若均采样失败，则确定台球桌桌面上没有台球摆放，台球处于未摆放状态；

若对第α帧桌面图像采样成功且第α+β帧桌面图像与预设标准台球摆放图像匹配时，则确定台球桌面上台球已摆放整齐，处于待开球状态；

若台球处于待开球状态，采用预设的球杆采样框对第α+β+γ帧桌面图像进行采样，其中1≤γ＜∞，若当γ＝n₀,n₁,…,n_t,…,n_g时均采样成功，获取第α+β+n_t帧图像上表示球杆杆尖位置的杆尖坐标(x_t,y_t)；

基于杆尖坐标(x_t,y_t)构建验证模型：

其中，1≤t≤g，min为取极小值函数，max为取极大值函数，σ为预设的误差系数，or为或；

将杆尖坐标(x_t,y_t)输入验证模型进行验证，即将x_t作为x，y_t作为y代入上式，当等式成立时则通过验证；

当杆尖坐标(x_t,y_t)通过验证的个数大于等于预设的个数阈值时，则确定球杆处于击球状态，台球处于开球状态。

优选的，根据台球状态和球杆状态确定相应的目标投影位置和提示内容，具体包括：

当台球处于未摆放状态时，根据预设第一规划规则基于用户输入的台球类型确定相应的台球坐标集合，将台球坐标集合作为目标投影位置，并获取与其对应的预设台球位置指示环；

或，

当台球处于待开球状态时，根据预设第二规划规则确定字样坐标集合，将字样坐标集合作为目标投影位置，并获取与其对应的预设字样模板；

或，

当球杆处于击球状态，台球处于开球状态，基于第α+β+γ帧桌面图像构建实时击球模型，其中n_g＜γ＜∞；

获取实时击球模型中第s时刻表示球杆的直线j_s＝k_s·i_s+b_s、表示第r个台球的中心位置坐标(m_s,r,n_s,r)和表示球杆杆尖位置的杆尖坐标(i_s,0,j_s,0)；

当

成立时，将第r个台球列入待确定序列；

统计待筛选序列中各台球的中心位置坐标与杆尖位置的杆尖坐标(i_s,0,j_s,0)的距离，将距离最小值对应的台球作为目标球，模拟出目标球的运动轨迹；

获取与运动轨迹对应的轨迹坐标集合并获取与其对应的预设轨迹路线图；

将轨迹坐标集合作为目标投影位置，将轨迹路线图作为目标投影内容；

其中，Δh为预设的第r个台球对应的半径大小，

和

为预设的误差系数，∞为正无穷。

优选的，通过投影设备将提示内容投射至目标投影位置，具体包括：

通过投影设备将台球位置指示环投射至对应目标投影位置；

或，

通过投影设备将字样模板投射至对应目标投影位置；

或，

通过投影设备将轨迹路线图投射至对应目标投影位置。

本发明实施例提供的一种投影式台球提示方法，还包括：

获取预设历史数据库中的历史数据，所述历史数据包括：预设统计周期内各台球作为目标球的次数记录和用户报告台球出现轻微磨损的报告记录；

基于所述历史数据对当前所述台球半径大小进行调整：

其中，h′_r为对第r个台球的当前台球半径大小调整后的数值，h_r为对第r个台球的调整前的台球半径大小即当前台球半径大小，h_r,0为第r个台球对应的预设台球半径大小初始值，V_r,q为第r个台球在历史数据第q个记录中作为目标球的总次数，G为历史数据中记录的总个数，A_p为第r个台球在历史数据中受到人工报告轻微磨损的总次数，T_r为第r个台球投入使用的总时长，τ为预设的磨损系数，k₁、k₂和k₃为预设的权重值。

本发明实施例提供的一种投影式台球提示装置，包括：

采集模块，用于通过图像采集设备采集台球桌桌面的视频图像；

第一确定模块，用于根据视频图像确定台球状态和球杆状态；

第二确定模块，用于根据台球状态和球杆状态确定相应的目标投影位置和提示内容；

投射模块，用于通过投影设备将提示内容投射至目标投影位置。

优选的，第一确定模块执行包括如下操作：

对视频图像进行预处理获得多帧桌面图像；

采用预设的台球采样框对每帧桌面图像进行采样，若均采样失败，则确定台球桌桌面上没有台球摆放，台球处于未摆放状态；

若对第α帧桌面图像采样成功且第α+β帧桌面图像与预设标准台球摆放图像匹配时，则确定台球桌面上台球已摆放整齐，处于待开球状态；

若台球处于待开球状态，采用预设的球杆采样框对第α+β+γ帧桌面图像进行采样，其中1≤γ＜∞，若当γ＝n₀,n₁,…,n_t,…,n_g时均采样成功，获取第α+β+n_t帧图像上表示球杆杆尖位置的杆尖坐标(x_t,y_t)；

基于杆尖坐标(x_t,y_t)构建验证模型：

其中，1≤t≤g，min为取极小值函数，max为取极大值函数，σ为预设的误差系数，or为或；

将杆尖坐标(x_t,y_t)输入验证模型进行验证，即将x_t作为x，y_t作为y代入上式，当等式成立时则通过验证；

当杆尖坐标(x_t,y_t)通过验证的个数大于等于预设的个数阈值时，则确定球杆处于击球状态，台球处于开球状态。

优选的，第二确定模块执行包括如下操作：

当台球处于未摆放状态时，根据预设第一规划规则基于用户输入的台球类型确定相应的台球坐标集合，将台球坐标集合作为目标投影位置，并获取与其对应的预设台球位置指示环；

或，

当台球处于待开球状态时，根据预设第二规划规则确定字样坐标集合，将字样坐标集合作为目标投影位置，并获取与其对应的预设字样模板；

或，

当球杆处于击球状态，台球处于开球状态，基于第α+β+γ帧桌面图像构建实时击球模型，其中n_g＜γ＜∞；

获取实时击球模型中第s时刻表示球杆的直线j_s＝k_s·i_s+b_s、表示第r个台球的中心位置坐标(m_s,r,n_s,r)和表示球杆杆尖位置的杆尖坐标(i_s,0,j_s,0)；

当

成立时，将第r个台球列入待确定序列；

统计待筛选序列中各台球的中心位置坐标与杆尖位置的杆尖坐标(i_s,0,j_s,0)的距离，将距离最小值对应的台球作为目标球，模拟出目标球的运动轨迹；

获取与运动轨迹对应的轨迹坐标集合并获取与其对应的预设轨迹路线图；

将轨迹坐标集合作为目标投影位置，将轨迹路线图作为目标投影内容；

其中，Δh为预设的第r个台球对应的半径大小，

和

为预设的误差系数，∞为正无穷。

优选的，投射模块执行包括如下操作：

通过投影设备将台球位置指示环投射至对应目标投影位置；

或，

通过投影设备将字样模板投射至对应目标投影位置；

或，

通过投影设备将轨迹路线图投射至对应目标投影位置。

本发明实施例提供的一种投影式台球提示装置，还包括：

自适应调整模块，用于对当前台球半径大小进行自适应调整；

自适应调整模块执行包括如下操作：

获取预设历史数据库中的历史数据，所述历史数据包括：预设统计周期内各台球作为目标球的次数记录和用户报告台球出现轻微磨损的报告记录；

基于所述历史数据对当前所述台球半径大小进行调整：

其中，h′_r为对第r个台球的当前台球半径大小调整后的数值，h_r为对第r个台球的调整前的台球半径大小即当前台球半径大小，h_r,0为第r个台球对应的预设台球半径大小初始值，V_r,q为第r个台球在历史数据第q个记录中作为目标球的总次数，G为历史数据中记录的总个数，A_p为第r个台球在历史数据中受到人工报告轻微磨损的总次数，T_r为第r个台球投入使用的总时长，τ为预设的磨损系数，k₁、k₂和k₃为预设的权重值。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明实施例中一种投影式台球提示方法的流程图；

图2为本发明实施例中一种投影式台球提示装置的示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供了一种投影式台球提示方法，如图1所示，包括：

S1、通过图像采集设备采集台球桌桌面的视频图像；

S2、根据视频图像确定台球状态和球杆状态；

S3、根据台球状态和球杆状态确定相应的目标投影位置和提示内容；

S4、通过投影设备将提示内容投射至目标投影位置。

上述技术方案的工作原理为：

图像采集设备具体为摄像机，投影设备具体为互动式投影仪，两者均安装在台球桌正上方(一般悬挂于台球桌中心正上方至少1.7m)，摄像机可以采集台球桌桌面的视频图像，根据视频图像可以确定台球状态(例如：没有台球摆放即未摆放状态、已摆放整齐即待开球状态、开球状态等)和球杆状态(例如：正准备击球即球杆处于击球状态)；根据台球状态和球杆状态确定与其对应的目标投影位置和提示内容并通过投影仪将提示内容投射至目标投影位置，例如：当台球处于未摆放状态，通过投影仪在台球桌桌面上投射每个台球应该摆放的位置，指示用户摆放台球；又例如：台球处于开球状态，通过投影仪在台球桌桌面上投射台球被击打后的运行轨迹。

上述技术方案的有益效果为：本发明实施例通过摄像机采集台球桌桌面的视频图像，根据视频图像确定台球状态和球杆状态，再确定相应的目标投影位置和提示内容，最后控制投影仪在目标投影位置上投射提示内容，对正在进行台球训练的新手进行提示，不仅便捷且节省时间，还可提升训练人员的训练效率，同时，无需教练陪同，减轻其负担。

本发明实施例提供了一种投影式台球提示方法，根据视频图像确定台球状态和球杆状态，具体包括：

对视频图像进行预处理获得多帧桌面图像；

采用预设的台球采样框对每帧桌面图像进行采样，若均采样失败，则确定台球桌桌面上没有台球摆放，台球处于未摆放状态；

若对第α帧桌面图像采样成功且第α+β帧桌面图像与预设标准台球摆放图像匹配时，则确定台球桌面上台球已摆放整齐，处于待开球状态；

若台球处于待开球状态，采用预设的球杆采样框对第α+β+γ帧桌面图像进行采样，其中1≤γ＜∞，若当γ＝n₀,n₁,…,n_t,…,n_g时均采样成功，获取第α+β+n_t帧图像上表示球杆杆尖位置的杆尖坐标(x_t,y_t)；

基于杆尖坐标(x_t,y_t)构建验证模型：

其中，1≤t≤g，min为取极小值函数，max为取极大值函数，σ为预设的误差系数，or为或；

将杆尖坐标(x_t,y_t)输入验证模型进行验证，即将x_t作为x，y_t作为y代入上式，当等式成立时则通过验证；

当杆尖坐标(x_t,y_t)通过验证的个数大于等于预设的个数阈值时，则确定球杆处于击球状态，台球处于开球状态。

上述技术方案的工作原理为：

预处理具体为：分帧处理，将视频图像分为多帧桌面图像；以台球桌任一桌角位置为原点，与该桌角相邻的两边为横轴和纵轴建立直角坐标系；预设的台球采样框可以对每帧桌面图像上的台球图像进行识别，即将采样到的图像与预设标准图像(事先拍摄的每个台球处于台球桌桌面上时的图像)依次比对，若比对成功即采样成功，否则采样失败；当对每帧桌面图像均采样失败时，说明台球桌上没有台球摆放，台球处于未摆放状态；当对第α帧桌面图像采样成功时，此时，若第α+β帧桌面图像与预设标准台球摆放图像(事先拍摄的台球按预定位置摆放整齐在台球桌桌面上时的图像)匹配时，说明台球已经摆放好，处于待开球状态；接下来，就要检测视频中是否出现球杆；预设的球杆采样框可以对每帧桌面图像上的台球图像进行识别，即将采样到的图像与预设标准图像(事先拍摄的球杆平放在台球桌桌面上准备击球的图像)依次比对，若比对成功即采样成功，否则采样失败；当当γ＝n₀,n₁,…,n_t,…,n_g时均采样成功即连续g+1帧均采样成功时，可确定球杆的杆尖，一般选取采样的球杆图像(近似长方体)中较细的一端顶点作为杆尖位置，获取第α+β+n_t帧图像上表示球杆杆尖位置的杆尖坐标(x_t,y_t)，通过验证模型可捕捉到球杆杆尖在桌面上向外围平移的动作(即用户已经瞄准好，抽动球杆向外，准备发力击球)，当通过验证模型的验证时，则确定用户即将击球，球杆处于击球状态，台球处于开球状态；α为当台球采样框采样成功时，系统自动输出的一个值，例如：当台球采样框对第8帧图像采样成功，则α＝8；α+β为当某帧桌面图像与预设标准台球摆放图像匹配时，系统自动输出的一个值；g可由用户设定，也可取

其中，TIME为正常人已经瞄准好，抽动球杆向外，准备发力击球所需的时间，N为帧与帧之间的时间间隔；预设个数阈值可通过大量实验测定用户使用球杆瞄准时，抽动球杆向外杆尖坐标通过验证各个数的平均值。

上述技术方案的有益效果为：本发明实施例将采集到的视频图像进行分帧处理，采用相应的采样框对每帧桌面图像进行采样，确定台球桌桌面上是否有台球，台球是处于待开球状态还是开球状态，也可以确定台球桌桌面上是否有球杆，球杆是否处于击球状态，检测效果精细，同时还可捕捉用户已经瞄准好，抽动球杆向外，准备发力击球的动作，提升了确定球杆状态的准确性，也更加智能化。

本发明实施例提供了一种投影式台球提示方法，根据台球状态和球杆状态确定相应的目标投影位置和提示内容，具体包括：

当台球处于未摆放状态时，根据预设第一规划规则基于用户输入的台球类型确定相应的台球坐标集合，将台球坐标集合作为目标投影位置，并获取与其对应的预设台球位置指示环；

或，

当台球处于待开球状态时，根据预设第二规划规则确定字样坐标集合，将字样坐标集合作为目标投影位置，并获取与其对应的预设字样模板；

或，

当球杆处于击球状态，台球处于开球状态，基于第α+β+γ帧桌面图像构建实时击球模型，其中n_g＜γ＜∞；

获取实时击球模型中第s时刻表示球杆的直线j_s＝k_s·i_s+b_s、表示第r个台球的中心位置坐标(m_s,r,n_s,r)和表示球杆杆尖位置的杆尖坐标(i_s,0,j_s,0)；

当

成立时，将第r个台球列入待确定序列；

统计待筛选序列中各台球的中心位置坐标与杆尖位置的杆尖坐标(i_s,0,j_s,0)的距离，将距离最小值对应的台球作为目标球，模拟出目标球的运动轨迹；

获取与运动轨迹对应的轨迹坐标集合并获取与其对应的预设轨迹路线图；

将轨迹坐标集合作为目标投影位置，将轨迹路线图作为目标投影内容；

其中，Δh为预设的第r个台球对应的半径大小，

和

为预设的误差系数，∞为正无穷。

上述技术方案的工作原理为：

预设的第一规划规则具体为：根据建立好的直角坐标系以及预先设置的各台球摆放位置与桌角以及桌角相邻两边的相对位置关系确定台球应摆放的坐标集合；台球位置指示环是一种灯环图像，可投影在台球桌面上，指示用户将台球放置在该灯环图像上，但是，由于台球类型(例如：斯诺克、美式九球等)的不同，摆球规则也不同，需根据用户输入的台球类型确定相应的台球坐标集合；预设的第二规划规则具体为：根据建立好的直角坐标系以及预先设置的字样图片与桌角以及桌角相邻两边的相对位置关系确定字样应设置的坐标集合；预设字样模板具体为：例如，当台球处于待开球状态，显示“台球摆放合格，请开球”字样；当球杆处于击球状态，台球处于开球状态时，说明用户已经开始桌球训练，根据在确认用户有首次击球动作后(即用户已经瞄准好，抽动球杆向外，准备发力击球的动作)的每帧桌面图像构建实时击球模型；实时击球模型中包含台球桌桌面上每个球的中心坐标，当有球杆出现时，球杆的直线方程(可在球杆上任意选取两点，由两点确定的一条直线)；当某时刻，

成立时，说明用户正在使用球杆瞄准某台球，但是存在多个台球均在球杆直线上的偶然性，因此需将与球杆杆尖距离最近且在球杆直线上的台球作为目标球；模拟台球轨迹属于现有技术范畴(例如：某桌球游戏)，不作赘述；由于台球在台球桌桌面上摆放时，由于台球桌不是放置在完全水平的位置上，摄像机也不是完全水平对着台球桌，其在确定台球在直角坐标系中的横、纵坐标范围时，存在一定误差，所以需引入误差系数。

上述技术方案的有益效果为：本发明实施例通过根据台球状态和球杆状态确定相应的目标投影位置和提示内容，在台球未摆放时，提示用户摆放，在台球待开球时，提示用户开球，在台球开球时，利用目标球轨迹提示用户，辅助用户瞄准，提升了用户体验，同时，可精准对用户利用球杆瞄准台球的动作进行捕捉，并将被瞄准的台球作为目标球，十分智能化。

本发明实施例提供了一种投影式台球提示方法，通过投影设备将提示内容投射至目标投影位置，具体包括：

通过投影设备将台球位置指示环投射至对应目标投影位置；

或，

通过投影设备将字样模板投射至对应目标投影位置；

或，

通过投影设备将轨迹路线图投射至对应目标投影位置。

上述技术方案的工作原理为：

通过投影仪将台球位置指示环投射至目标投影位置即台球坐标集合；通过投影仪将字样模板投射至目标投影位置即字样坐标集合；通过投影仪将轨迹路线图投射至目标投影位置即轨迹坐标集合。

上述技术方案的有益效果为：本发明实施例通过投影仪将提示内容投射至对应的目标投影位置，对用户进行提示，提升用户体验。

本发明实施例提供了一种投影式台球提示方法，还包括：

获取预设历史数据库中的历史数据，所述历史数据包括：预设统计周期内各台球作为目标球的次数记录和用户报告台球出现轻微磨损的报告记录；

基于所述历史数据对当前所述台球半径大小进行调整：

其中，h′r为对第r个台球的当前台球半径大小调整后的数值，h_r为对第r个台球的调整前的台球半径大小即当前台球半径大小，h_r,0为第r个台球对应的预设台球半径大小初始值，V_r,q为第r个台球在历史数据第q个记录中作为目标球的总次数，G为历史数据中记录的总个数，A_p为第r个台球在历史数据中受到人工报告轻微磨损的总次数，T_r为第r个台球投入使用的总时长，τ为预设的磨损系数，k₁、k₂和k₃为预设的权重值。

上述技术方案的工作原理为：

预设历史数据库用于记录预设统计周期(例如：3个月)内各台球作为目标球(即被球杆击打的次数)和用户报告台球出现轻微磨损的报告记录(用户通过肉眼发现台球有轻微磨损例如：由于台球长时间被球杆击打露出轻微月牙痕迹)；基于历史数据对当前台球半径大小进行实时调整；τ为预设的磨损系数，其与台球桌的使用时间事先制定映射关系，即每一个台球桌的使用时间对应一个磨损系数，例如：台球投入使用55天，磨损系数为1.0055，台球投入使用75天，磨损系数为1.0101，还可根据台球的品牌(各用户对该品牌台球质量的历史评价确定)以及用料等确定；随着历史数据库中记录的增加，其调整越具有可信度，因此将数据库中记录的总数列入评判标准。

上述技术方案的有益效果为：本发明实施例通过根据具有参考意义的台球被球杆击打的次数、用户报告台球出现轻微磨损的报告记录、台球桌投入使用的总时间以及历史数据库中记录总个数并赋予相应的权重值对当前台球半径大小进行自适应调整，提升了其捕捉用户使用球杆瞄准台球动作以及选取被瞄准的台球作为目标球的准确性，同时，也更加智能化。

本发明实施例提供了一种投影式台球提示装置，如图2所示，包括：

采集模块1，用于通过图像采集设备采集台球桌桌面的视频图像；

第一确定模块2，用于根据视频图像确定台球状态和球杆状态；

第二确定模块3，用于根据台球状态和球杆状态确定相应的目标投影位置和提示内容；

投射模块4，用于通过投影设备将提示内容投射至目标投影位置。

上述技术方案的工作原理为：

图像采集设备具体为摄像机，投影设备具体为互动式投影仪，两者均安装在台球桌正上方(一般悬挂于台球桌中心正上方至少1.7m)，摄像机可以采集台球桌桌面的视频图像，根据视频图像可以确定台球状态(例如：没有台球摆放即未摆放状态、已摆放整齐即待开球状态、开球状态等)和球杆状态(例如：正准备击球即球杆处于击球状态)；根据台球状态和球杆状态确定与其对应的目标投影位置和提示内容并通过投影仪将提示内容投射至目标投影位置，例如：当台球处于未摆放状态，通过投影仪在台球桌桌面上投射每个台球应该摆放的位置，指示用户摆放台球；又例如：台球处于开球状态，通过投影仪在台球桌桌面上投射台球被击打后的运行轨迹。

上述技术方案的有益效果为：本发明实施例通过摄像机采集台球桌桌面的视频图像，根据视频图像确定台球状态和球杆状态，再确定相应的目标投影位置和提示内容，最后控制投影仪在目标投影位置上投射提示内容，对正在进行台球训练的新手进行提示，不仅便捷且节省时间，还可提升训练人员的训练效率，同时，无需教练陪同，减轻其负担。

本发明实施例提供了一种投影式台球提示装置，第一确定模块2执行包括如下操作：

对视频图像进行预处理获得多帧桌面图像；

采用预设的台球采样框对每帧桌面图像进行采样，若均采样失败，则确定台球桌桌面上没有台球摆放，台球处于未摆放状态；

若对第α帧桌面图像采样成功且第α+β帧桌面图像与预设标准台球摆放图像匹配时，则确定台球桌面上台球已摆放整齐，处于待开球状态；

若台球处于待开球状态，采用预设的球杆采样框对第α+β+γ帧桌面图像进行采样，其中1≤γ＜∞，若当γ＝n₀,n₁,…,n_t,…,n_g时均采样成功，获取第α+β+n_t帧图像上表示球杆杆尖位置的杆尖坐标(x_t,y_t)；

基于杆尖坐标(x_t,y_t)构建验证模型：

其中，1≤t≤g，min为取极小值函数，max为取极大值函数，σ为预设的误差系数，or为或；

将杆尖坐标(x_t,y_t)输入验证模型进行验证，即将x_t作为x，y_t作为y代入上式，当等式成立时则通过验证；

当杆尖坐标(x_t,y_t)通过验证的个数大于等于预设的个数阈值时，则确定球杆处于击球状态，台球处于开球状态。

上述技术方案的工作原理为：

预处理具体为：分帧处理，将视频图像分为多帧桌面图像；以台球桌任一桌角位置为原点，与该桌角相邻的两边为横轴和纵轴建立直角坐标系；预设的台球采样框可以对每帧桌面图像上的台球图像进行识别，即将采样到的图像与预设标准图像(事先拍摄的每个台球处于台球桌桌面上时的图像)依次比对，若比对成功即采样成功，否则采样失败；当对每帧桌面图像均采样失败时，说明台球桌上没有台球摆放，台球处于未摆放状态；当对第α帧桌面图像采样成功时，此时，若第α+β帧桌面图像与预设标准台球摆放图像(事先拍摄的台球按预定位置摆放整齐在台球桌桌面上时的图像)匹配时，说明台球已经摆放好，处于待开球状态；接下来，就要检测视频中是否出现球杆；预设的球杆采样框可以对每帧桌面图像上的台球图像进行识别，即将采样到的图像与预设标准图像(事先拍摄的球杆平放在台球桌桌面上准备击球的图像)依次比对，若比对成功即采样成功，否则采样失败；当当γ＝n₀,n₁,…,n_t,…,n_g时均采样成功即连续g+1帧均采样成功时，可确定球杆的杆尖，一般选取采样的球杆图像(近似长方体)中较细的一端顶点作为杆尖位置，获取第α+β+n_t帧图像上表示球杆杆尖位置的杆尖坐标(x_t,y_t)，通过验证模型可捕捉到球杆杆尖在桌面上向外围平移的动作(即用户已经瞄准好，抽动球杆向外，准备发力击球)，当通过验证模型的验证时，则确定用户即将击球，球杆处于击球状态，台球处于开球状态；α为当台球采样框采样成功时，系统自动输出的一个值，例如：当台球采样框对第8帧图像采样成功，则α＝8；α+β为当某帧桌面图像与预设标准台球摆放图像匹配时，系统自动输出的一个值；g可由用户设定，也可取

其中，TIME为正常人已经瞄准好，抽动球杆向外，准备发力击球所需的时间，N为帧与帧之间的时间间隔；预设个数阈值可通过大量实验测定用户使用球杆瞄准时，抽动球杆向外杆尖坐标通过验证各个数的平均值。

上述技术方案的有益效果为：本发明实施例将采集到的视频图像进行分帧处理，采用相应的采样框对每帧桌面图像进行采样，确定台球桌桌面上是否有台球，台球是处于待开球状态还是开球状态，也可以确定台球桌桌面上是否有球杆，球杆是否处于击球状态，检测效果精细，同时还可捕捉用户已经瞄准好，抽动球杆向外，准备发力击球的动作，提升了确定球杆状态的准确性，也更加智能化。

本发明实施例提供了一种投影式台球提示装置，第二确定模块3执行包括如下操作：

当台球处于未摆放状态时，根据预设第一规划规则基于用户输入的台球类型确定相应的台球坐标集合，将台球坐标集合作为目标投影位置，并获取与其对应的预设台球位置指示环；

或，

当台球处于待开球状态时，根据预设第二规划规则确定字样坐标集合，将字样坐标集合作为目标投影位置，并获取与其对应的预设字样模板；

或，

当球杆处于击球状态，台球处于开球状态，基于第α+β+γ帧桌面图像构建实时击球模型，其中n_g＜γ＜∞；

获取实时击球模型中第s时刻表示球杆的直线j_s＝k_s·i_s+b_s、表示第r个台球的中心位置坐标(m_s,r,n_s,r)和表示球杆杆尖位置的杆尖坐标(i_s,0,j_s,0)；

当

成立时，将第r个台球列入待确定序列；

统计待筛选序列中各台球的中心位置坐标与杆尖位置的杆尖坐标(i_s,0,j_s,0)的距离，将距离最小值对应的台球作为目标球，模拟出目标球的运动轨迹；

获取与运动轨迹对应的轨迹坐标集合并获取与其对应的预设轨迹路线图；

将轨迹坐标集合作为目标投影位置，将轨迹路线图作为目标投影内容；

其中，Δh为预设的第r个台球对应的半径大小，

和

为预设的误差系数，∞为正无穷。

上述技术方案的工作原理为：

预设的第一规划规则具体为：根据建立好的直角坐标系以及预先设置的各台球摆放位置与桌角以及桌角相邻两边的相对位置关系确定台球应摆放的坐标集合；台球位置指示环是一种灯环图像，可投影在台球桌面上，指示用户将台球放置在该灯环图像上，但是，由于台球类型(例如：斯诺克、美式九球等)的不同，摆球规则也不同，需根据用户输入的台球类型确定相应的台球坐标集合；预设的第二规划规则具体为：根据建立好的直角坐标系以及预先设置的字样图片与桌角以及桌角相邻两边的相对位置关系确定字样应设置的坐标集合；预设字样模板具体为：例如，当台球处于待开球状态，显示“台球摆放合格，请开球”字样；当球杆处于击球状态，台球处于开球状态时，说明用户已经开始桌球训练，根据在确认用户有首次击球动作后(即用户已经瞄准好，抽动球杆向外，准备发力击球的动作)的每帧桌面图像构建实时击球模型；实时击球模型中包含台球桌桌面上每个球的中心坐标，当有球杆出现时，球杆的直线方程(可在球杆上任意选取两点，由两点确定的一条直线)；当某时刻，

成立时，说明用户正在使用球杆瞄准某台球，但是存在多个台球均在球杆直线上的偶然性，因此需将与球杆杆尖距离最近且在球杆直线上的台球作为目标球；模拟台球轨迹属于现有技术范畴(例如：某桌球游戏)，不作赘述；由于台球在台球桌桌面上摆放时，由于台球桌不是放置在完全水平的位置上，摄像机也不是完全水平对着台球桌，其在确定台球在直角坐标系中的横、纵坐标范围时，存在一定误差，所以需引入误差系数。

上述技术方案的有益效果为：本发明实施例通过根据台球状态和球杆状态确定相应的目标投影位置和提示内容，在台球未摆放时，提示用户摆放，在台球待开球时，提示用户开球，在台球开球时，利用目标球轨迹提示用户，辅助用户瞄准，提升了用户体验，同时，可精准对用户利用球杆瞄准台球的动作进行捕捉，并将被瞄准的台球作为目标球，十分智能化。

本发明实施例提供了一种投影式台球提示装置，投射模块4执行包括如下操作：

通过投影设备将台球位置指示环投射至对应目标投影位置；

或，

通过投影设备将字样模板投射至对应目标投影位置；

或，

通过投影设备将轨迹路线图投射至对应目标投影位置。

上述技术方案的工作原理为：

通过投影仪将台球位置指示环投射至目标投影位置即台球坐标集合；通过投影仪将字样模板投射至目标投影位置即字样坐标集合；通过投影仪将轨迹路线图投射至目标投影位置即轨迹坐标集合。

上述技术方案的有益效果为：本发明实施例通过投影仪将提示内容投射至对应的目标投影位置，对用户进行提示，提升用户体验。

本发明实施例提供了一种投影式台球提示装置，还包括：

自适应调整模块，用于对当前台球半径大小进行自适应调整；

自适应调整模块执行包括如下操作：

获取预设历史数据库中的历史数据，所述历史数据包括：预设统计周期内各台球作为目标球的次数记录和用户报告台球出现轻微磨损的报告记录；

基于所述历史数据对当前所述台球半径大小进行调整：

其中，h′_r为对第r个台球的当前台球半径大小调整后的数值，h_r为对第r个台球的调整前的台球半径大小即当前台球半径大小，h_r,0为第r个台球对应的预设台球半径大小初始值，V_r,q为第r个台球在历史数据第q个记录中作为目标球的总次数，G为历史数据中记录的总个数，A_p为第r个台球在历史数据中受到人工报告轻微磨损的总次数，T_r为第r个台球投入使用的总时长，τ为预设的磨损系数，k₁、k₂和k₃为预设的权重值。

上述技术方案的工作原理为：

预设历史数据库用于记录预设统计周期(例如：3个月)内各台球作为目标球(即被球杆击打的次数)和用户报告台球出现轻微磨损的报告记录(用户通过肉眼发现台球有轻微磨损例如：由于台球长时间被球杆击打露出轻微月牙痕迹)；基于历史数据对当前台球半径大小进行实时调整；τ为预设的磨损系数，其与台球桌的使用时间事先制定映射关系，即每一个台球桌的使用时间对应一个磨损系数，例如：台球投入使用55天，磨损系数为1.0055，台球投入使用75天，磨损系数为1.0101，还可根据台球的品牌(各用户对该品牌台球质量的历史评价确定)以及用料等确定；随着历史数据库中记录的增加，其调整越具有可信度，因此将数据库中记录的总数列入评判标准。

上述技术方案的有益效果为：本发明实施例通过根据具有参考意义的台球被球杆击打的次数、用户报告台球出现轻微磨损的报告记录、台球桌投入使用的总时间以及历史数据库中记录总个数并赋予相应的权重值对当前台球半径大小进行自适应调整，提升了其捕捉用户使用球杆瞄准台球动作以及选取被瞄准的台球作为目标球的准确性，同时，也更加智能化。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种投影式台球提示方法，其特征在于，包括：

通过图像采集设备采集台球桌桌面的视频图像；

根据所述视频图像确定台球状态和球杆状态；

根据台球状态和球杆状态确定相应的目标投影位置和提示内容；

通过投影设备将所述提示内容投射至所述目标投影位置。

2.如权利要求1所述的一种投影式台球提示方法，其特征在于，根据所述视频图像确定台球状态和球杆状态，具体包括：

对所述视频图像进行预处理获得多帧桌面图像；

采用预设的台球采样框对每帧桌面图像进行采样，若均采样失败，则确定台球桌桌面上没有台球摆放，台球处于未摆放状态；

若对第α帧桌面图像采样成功且第α+β帧桌面图像与预设标准台球摆放图像匹配时，则确定台球桌面上台球已摆放整齐，处于待开球状态；

若台球处于待开球状态，采用预设的球杆采样框对第α+β+γ帧桌面图像进行采样，其中1≤γ＜∞，若当γ＝n₀,n₁,…,n_t,…,n_g时均采样成功，获取第α+β+n_t帧图像上表示球杆杆尖位置的杆尖坐标(x_t,y_t)；

基于杆尖坐标(x_t,y_t)构建验证模型：

其中，1≤t≤g，min为取极小值函数，max为取极大值函数，σ为预设的误差系数，or为或；

将杆尖坐标(x_t,y_t)输入所述验证模型进行验证，即将x_t作为x，y_t作为y代入上式，当等式成立时则通过验证；

当杆尖坐标(x_t,y_t)通过验证的个数大于等于预设的个数阈值时，则确定球杆处于击球状态，台球处于开球状态。

3.如权利要求2所述的一种投影式台球提示方法，其特征在于，根据台球状态和球杆状态确定相应的目标投影位置和提示内容，具体包括：

当台球处于未摆放状态时，根据预设第一规划规则基于用户输入的台球类型确定相应的台球坐标集合，将所述台球坐标集合作为目标投影位置，并获取与其对应的预设台球位置指示环；

或，

当台球处于待开球状态时，根据预设第二规划规则确定字样坐标集合，将所述字样坐标集合作为目标投影位置，并获取与其对应的预设字样模板；

或，

当球杆处于击球状态，台球处于开球状态，基于第α+β+γ帧桌面图像构建实时击球模型，其中n_g＜γ＜∞；

获取所述实时击球模型中第s时刻表示球杆的直线j_s＝k_s·i_s+b_s、表示第r个台球的中心位置坐标(m_s,r,n_s,r)和表示球杆杆尖位置的杆尖坐标(i_s,0,j_s,0)；

当

成立时，将第r个台球列入待确定序列；

统计所述待筛选序列中各台球的中心位置坐标与杆尖位置的杆尖坐标(i_s,0,j_s,0)的距离，将距离最小值对应的台球作为目标球，模拟出所述目标球的运动轨迹；

获取与所述运动轨迹对应的轨迹坐标集合并获取与其对应的预设轨迹路线图；

将所述轨迹坐标集合作为目标投影位置，将所述轨迹路线图作为目标投影内容；

其中，Δh为预设的第r个台球对应的半径大小，θ₁和θ₂为预设的误差系数，∞为正无穷。

4.如权利要求3所述的一种投影式台球提示方法，其特征在于，通过投影设备将所述提示内容投射至所述目标投影位置，具体包括：

通过投影设备将所述台球位置指示环投射至对应目标投影位置；

或，

通过投影设备将所述字样模板投射至对应目标投影位置；

或，

通过投影设备将所述轨迹路线图投射至对应目标投影位置。

5.如权利要求3所述的一种投影式台球提示方法，其特征在于，还包括：

获取预设历史数据库中的历史数据，所述历史数据包括：预设统计周期内各台球作为目标球的次数记录和用户报告台球出现轻微磨损的报告记录；

基于所述历史数据对当前所述台球半径大小进行调整：

其中，h′_r为对第r个台球的当前台球半径大小调整后的数值，h_r为对第r个台球的调整前的台球半径大小即当前台球半径大小，h_r,0为第r个台球对应的预设台球半径大小初始值，V_r,q为第r个台球在历史数据第q个记录中作为目标球的总次数，G为历史数据中记录的总个数，A_p为第r个台球在历史数据中受到人工报告轻微磨损的总次数，T_r为第r个台球投入使用的总时长，τ为预设的磨损系数，k₁、k₂和k₃为预设的权重值。

6.一种投影式台球提示装置，其特征在于，包括：

采集模块，用于通过图像采集设备采集台球桌桌面的视频图像；

第一确定模块，用于根据所述视频图像确定台球状态和球杆状态；

第二确定模块，用于根据台球状态和球杆状态确定相应的目标投影位置和提示内容；

投射模块，用于通过投影设备将所述提示内容投射至所述目标投影位置。

7.如权利要求6所述的一种投影式台球提示装置，其特征在于，所述第一确定模块执行包括如下操作：

对所述视频图像进行预处理获得多帧桌面图像；

采用预设的台球采样框对每帧桌面图像进行采样，若均采样失败，则确定台球桌桌面上没有台球摆放，台球处于未摆放状态；

若对第α帧桌面图像采样成功且第α+β帧桌面图像与预设标准台球摆放图像匹配时，则确定台球桌面上台球已摆放整齐，处于待开球状态；

若台球处于待开球状态，采用预设的球杆采样框对第α+β+γ帧桌面图像进行采样，其中1≤γ＜∞，若当γ＝n₀,n₁,…,n_t,…,n_g时均采样成功，获取第α+β+n_t帧图像上表示球杆杆尖位置的杆尖坐标(x_t,y_t)；

基于杆尖坐标(x_t,y_t)构建验证模型：

其中，1≤t≤g，min为取极小值函数，max为取极大值函数，σ为预设的误差系数，or为或；

将杆尖坐标(x_t,y_t)输入所述验证模型进行验证，即将x_t作为x，y_t作为y代入上式，当等式成立时则通过验证；

当杆尖坐标(x_t,y_t)通过验证的个数大于等于预设的个数阈值时，则确定球杆处于击球状态，台球处于开球状态。

8.如权利要求7所述的一种投影式台球提示装置，其特征在于，所述第二确定模块执行包括如下操作：

当台球处于未摆放状态时，根据预设第一规划规则基于用户输入的台球类型确定相应的台球坐标集合，将所述台球坐标集合作为目标投影位置，并获取与其对应的预设台球位置指示环；

或，

当台球处于待开球状态时，根据预设第二规划规则确定字样坐标集合，将所述字样坐标集合作为目标投影位置，并获取与其对应的预设字样模板；

或，

当球杆处于击球状态，台球处于开球状态，基于第α+β+γ帧桌面图像构建实时击球模型，其中n_g＜γ＜∞；

获取所述实时击球模型中第s时刻表示球杆的直线j_s＝k_s·i_s+b_s、表示第r个台球的中心位置坐标(m_s,r,n_s,r)和表示球杆杆尖位置的杆尖坐标(i_s,0,j_s,0)；

当

成立时，将第r个台球列入待确定序列；

统计所述待筛选序列中各台球的中心位置坐标与杆尖位置的杆尖坐标(i_s,0,j_s,0)的距离，将距离最小值对应的台球作为目标球，模拟出所述目标球的运动轨迹；

获取与所述运动轨迹对应的轨迹坐标集合并获取与其对应的预设轨迹路线图；

将所述轨迹坐标集合作为目标投影位置，将所述轨迹路线图作为目标投影内容；

其中，Δh为预设的第r个台球对应的半径大小，θ₁和θ₂为预设的误差系数，∞为正无穷。

9.如权利要求8所述的一种投影式台球提示装置，其特征在于，所述投射模块执行包括如下操作：

通过投影设备将所述台球位置指示环投射至对应目标投影位置；

或，

通过投影设备将所述字样模板投射至对应目标投影位置；

或，

通过投影设备将所述轨迹路线图投射至对应目标投影位置。

10.如权利要求8所述的一种投影式台球提示装置，其特征在于，还包括：

自适应调整模块，用于对当前台球半径大小进行自适应调整；

所述自适应调整模块执行包括如下操作：

获取预设历史数据库中的历史数据，所述历史数据包括：预设统计周期内各台球作为目标球的次数记录和用户报告台球出现轻微磨损的报告记录；

基于所述历史数据对当前所述台球半径大小进行调整：

其中，h′_r为对第r个台球的当前台球半径大小调整后的数值，h_r为对第r个台球的调整前的台球半径大小即当前台球半径大小，h_r,0为第r个台球对应的预设台球半径大小初始值，V_r,q为第r个台球在历史数据第q个记录中作为目标球的总次数，G为历史数据中记录的总个数，A_p为第r个台球在历史数据中受到人工报告轻微磨损的总次数，T_r为第r个台球投入使用的总时长，τ为预设的磨损系数，k₁、k₂和k₃为预设的权重值。

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