CN113111683A - 发球违例姿态识别平台及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种发球违例姿态识别平台及方法，所述平台包括：拍摄控制设备，设置在现场摄像机的附近，用于在羽毛球场地执行发球时，在工作人员的操作下发送摄像启动命令；现场摄像机，用于在底端云台的带动下，对当前执行发球的球员所在环境执行定向摄像操作，以获得当前时刻对应的当前图像帧，所述现场摄像机执行定向摄像的时间间隔为预设时间长度；数据发送设备，用于通过无线网络将接收到的发球违例信号或发球合格信号发送给最近的裁判的手持终端。本发明的发球违例姿态识别平台及方法数据有效、应用广泛。由于采用定制的图像识别机制对羽毛球比赛时发球人员的发球违例姿态进行机器识别，从而避免产生人工识别带来的偏差和误判。
Description
技术领域
本发明涉及姿态识别领域，尤其涉及一种发球违例姿态识别平台及方法。
背景技术
发球违例是指运动员发球时从第一次向前挥拍或抛球开始，至击球瞬间为止的这一段时间间隔。
发球违例主要有四种：一是发球时过腕，指发球时球拍头要明显低于发球员的整个握拍手部，过往规则允许球拍头与手部平行，但是新规则就连平行都被禁止；二是发球过腰，指发球时击球点高于发球员腰部；三是连击，指发球时球只能接触拍网一次，也就是说球在接触到拍网后，撤拍再发力使球触及拍网发至对方场地是不允许的；四是两个动作，指发球动作必须一挥而就，中间不能有停顿。
现有技术中，由于发球违例的检测要求比较复杂，现场通常采用裁判人工检测的模式，而无法采用电子化模式进行检测。
发明内容
为了解决现有技术中的相关问题，本发明提供了一种发球违例姿态识别平台，能够采用机器识别的模式对羽毛球发球场景进行检测，进而确定是否存在发球人员发球违例的姿态，从而替换准确度较差的人工识别模式。
为此，本发明需要具备以下三处重要的发明点：
(1)基于预设腰线比例将发球人体图案划分为腰线以上图案和腰线以下图案，并在所述腰线以上图案中存在羽毛球对象且所述腰线以下图案中不存在羽毛球对象时，发出发球违例信号；
(2)将图像中的面积最大的人体对象所在的图像区域从所述图像中分割以获得发球人体图案；
(3)通过无线网络将接收到的发球违例信号或发球合格信号发送给最近的裁判的手持终端，以替换裁判的人工识别模式。
根据本发明的一方面，提供了一种发球违例姿态识别平台，所述平台包括：
拍摄控制设备，设置在现场摄像机的附近，用于在羽毛球场地执行发球时，在工作人员的操作下发送摄像启动命令；
现场摄像机，用于在底端云台的带动下，对当前执行发球的球员所在环境执行定向摄像操作，以获得当前时刻对应的当前图像帧，所述现场摄像机执行定向摄像的时间间隔为预设时间长度；
数据发送设备，用于通过无线网络将接收到的发球违例信号或发球合格信号发送给最近的裁判的手持终端；
信号增强设备，与所述现场摄像机连接，用于将每一次接收到的当前图像帧执行基于指数变换的图像信号增强处理，以获得相应的信号增强图像；
第一鉴别设备，与所述信号增强设备连接，用于接收所述信号增强图像，将所述信号增强图像中的面积最大的人体对象所在的图像区域从所述信号增强图像中分割以获得发球人体图案；
比例划分设备，与所述第一鉴别设备连接，用于基于预设腰线比例将所述发球人体图案划分为腰线以上图案和腰线以下图案；
第二鉴别设备，用于接收所述信号增强图像，当所述腰线以上图案中不存在羽毛球对象且所述腰线以下图案中存在羽毛球对象时，发出发球合格信号；
其中，所述第二鉴别设备还用于当所述腰线以上图案中存在羽毛球对象且所述腰线以下图案中不存在羽毛球对象时，发出发球违例信号；
其中，所述预设腰线比例为基准人体图案中腰线以下高度占据整个人体高度的比例。
根据本发明的另一方面，还提供了一种发球违例姿态识别方法，所述方法包括使用如上述的发球违例姿态识别平台以根据发球状态下羽毛球与发球人员腰部的相对位置识别是否存在发球违例行为。
本发明的发球违例姿态识别平台及方法数据有效、应用广泛。由于采用定制的图像识别机制对羽毛球比赛时发球人员的发球违例姿态进行机器识别，从而避免产生人工识别带来的偏差和误判。
附图说明
以下将结合附图对本发明的实施方案进行描述，其中：
图1为根据本发明实施方案示出的发球违例姿态识别平台所使用的发球违例的原理示意图。
具体实施方式
下面将参照附图对本发明的发球违例姿态识别平台及方法的实施方案进行详细说明。
羽毛球是一项室内、室外都可以进行的体育运动。依据参与的人数，可以分为单打与双打，及新兴的3打3。羽毛球拍由拍面、拍杆、拍柄及拍框与拍杆的接头构成。一支球拍的长度不超过680毫米，其中球拍柄与球拍杆长度不超过41厘米，拍框长度为28厘米，宽为23厘米，随着科学技术的发展，球拍的发展向着重量更轻、拍框更硬、拍杆弹性更好的方向发展。
现代羽毛球运动起源于英国。1873年，英国格拉斯哥郡伯明顿镇，一位叫鲍弗特的公爵，在领地开游园会，有几个从印度回来的退役军官向大家介绍了一种隔网用拍子来回击打毽球的游戏。因这项活动极富趣味性，很快就在上层社会风行开来。“伯明顿”(Badminton)即成为英文羽毛球的称谓。1893年，英国14个羽毛球俱乐部组成羽毛球协会，即全英公开赛的前身。1992年起，羽毛球成为奥运会的正式比赛项目。
在羽毛球比赛过程中，发球人员发球违例姿态都是裁判通过人工识别来完成相应的判决，显然，人工识别的模式很容易因为人员走位的偏差以及人工经验的不足带来误判，严重时甚至能够引导比赛结果。因此，需要一种准确度更高的机器识别模式来替换所述人工识别模式。
为了克服上述不足，本发明搭建了一种发球违例姿态识别平台及方法，能够有效解决相应的技术问题。
图1为根据本发明实施方案示出的发球违例姿态识别平台所使用的发球违例的原理示意图。
根据本发明实施方案示出的发球违例姿态识别平台包括：
拍摄控制设备，设置在现场摄像机的附近，用于在羽毛球场地执行发球时，在工作人员的操作下发送摄像启动命令；
现场摄像机，用于在底端云台的带动下，对当前执行发球的球员所在环境执行定向摄像操作，以获得当前时刻对应的当前图像帧，所述现场摄像机执行定向摄像的时间间隔为预设时间长度；
数据发送设备，用于通过无线网络将接收到的发球违例信号或发球合格信号发送给最近的裁判的手持终端；
信号增强设备，与所述现场摄像机连接，用于将每一次接收到的当前图像帧执行基于指数变换的图像信号增强处理，以获得相应的信号增强图像；
第一鉴别设备，与所述信号增强设备连接，用于接收所述信号增强图像，将所述信号增强图像中的面积最大的人体对象所在的图像区域从所述信号增强图像中分割以获得发球人体图案；
比例划分设备，与所述第一鉴别设备连接，用于基于预设腰线比例将所述发球人体图案划分为腰线以上图案和腰线以下图案；
第二鉴别设备，用于接收所述信号增强图像，当所述腰线以上图案中不存在羽毛球对象且所述腰线以下图案中存在羽毛球对象时，发出发球合格信号；
其中，所述第二鉴别设备还用于当所述腰线以上图案中存在羽毛球对象且所述腰线以下图案中不存在羽毛球对象时，发出发球违例信号；
其中，所述预设腰线比例为基准人体图案中腰线以下高度占据整个人体高度的比例。
接着，继续对本发明的发球违例姿态识别平台的具体结构进行进一步的说明。
所述发球违例姿态识别平台中还可以包括：
区域解析设备，与所述信号增强设备连接，用于接收所述信号增强图像，对所述信号增强图像中的各个目标进行轮廓提取，以获得各个目标在所述信号增强图像中的各个分布区域。
所述发球违例姿态识别平台中还可以包括：
区域分块设备，与所述区域解析设备连接，用于对所述信号增强图像进行分块，以获得各个子图像，其中，在所述信号增强图像中，对每一个分布区域进行均匀式分割而获得的子图像的尺寸小于对未分布区域进行均匀式分割而获得的子图像的尺寸。
所述发球违例姿态识别平台中还可以包括：
动态范围检测设备，与所述区域分块设备连接，用于接收所述信号增强图像的各个子图像，并检测每一个子图像的动态范围，针对每一个子图像，基于其动态范围的宽度大小调整对应子图像的用于剥离背景的阈值大小。
所述发球违例姿态识别平台中还可以包括：
前景解析设备，与所述动态范围检测设备连接，用于针对每一个子图像执行以下处理：采用调整后的阈值对所述子图像进行前景提取，以获得对应的前景区域；所述前景解析设备还用于将各个子图像对应的各个前景区域进行整合以获得前景图像，并输出所述前景图像。
所述发球违例姿态识别平台中还可以包括：
同态滤波设备，分别与所述第一鉴别设备和所述前景解析设备连接，用于接收所述前景图像，并对所述前景图像执行同态滤波处理，以获得相应的待处理图像，并将所述待处理图像替换所述信号增强图像发送给所述第一鉴别设备。
所述发球违例姿态识别平台中：
在所述区域分块设备中，对每一个分布区域进行均匀式分割包括：分布区域的面积越大，分割而获得的子图像的尺寸越大。
所述发球违例姿态识别平台中：
在所述动态范围检测设备中，基于其动态范围的宽度大小调整对应子图像的用于剥离背景的阈值大小包括：其动态范围的宽度越大，调整的对应子图像的用于剥离背景的阈值越大。
同时，为了克服上述不足，本发明还搭建了一种发球违例姿态识别方法，所述方法包括使用如上述的发球违例姿态识别平台以根据发球状态下羽毛球与发球人员腰部的相对位置识别是否存在发球违例行为。
另外，可以采用非总线型单片机来实现所述第二鉴别设备。单片机(Microcontrollers)是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计数器等功能(可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路)集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统，在工业控制领域广泛应用。
总线型单片机普遍设置有并行地址总线、数据总线、控制总线，这些引脚用以扩展并行外围器件都可通过串行口与单片机连接，另外，许多单片机已把所需要的外围器件及外设接口集成一片内，因此在许多情况下可以不要并行扩展总线，大大减省封装成本和芯片体积，这类单片机称为非总线型单片机。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：只读内存(英文：Read-Only Memory，简称：ROM)、随机存取存储器(英文：Random Access Memory，简称：RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，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，或者对其中部分或者全部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发明各实施例技术方案的范围。
Claims (9)
1.一种发球违例姿态识别平台，其特征在于，所述平台包括：
拍摄控制设备，设置在现场摄像机的附近，用于在羽毛球场地执行发球时，在工作人员的操作下发送摄像启动命令；
现场摄像机，用于在底端云台的带动下，对当前执行发球的球员所在环境执行定向摄像操作，以获得当前时刻对应的当前图像帧，所述现场摄像机执行定向摄像的时间间隔为预设时间长度；
数据发送设备，用于通过无线网络将接收到的发球违例信号或发球合格信号发送给最近的裁判的手持终端；
信号增强设备，与所述现场摄像机连接，用于将每一次接收到的当前图像帧执行基于指数变换的图像信号增强处理，以获得相应的信号增强图像；
第一鉴别设备，与所述信号增强设备连接，用于接收所述信号增强图像，将所述信号增强图像中的面积最大的人体对象所在的图像区域从所述信号增强图像中分割以获得发球人体图案；
比例划分设备，与所述第一鉴别设备连接，用于基于预设腰线比例将所述发球人体图案划分为腰线以上图案和腰线以下图案；
第二鉴别设备，用于接收所述信号增强图像，当所述腰线以上图案中不存在羽毛球对象且所述腰线以下图案中存在羽毛球对象时，发出发球合格信号；
其中，所述第二鉴别设备还用于当所述腰线以上图案中存在羽毛球对象且所述腰线以下图案中不存在羽毛球对象时，发出发球违例信号；
其中，所述预设腰线比例为基准人体图案中腰线以下高度占据整个人体高度的比例。
2.如权利要求1所述的发球违例姿态识别平台，其特征在于，所述平台还包括：
区域解析设备，与所述信号增强设备连接，用于接收所述信号增强图像，对所述信号增强图像中的各个目标进行轮廓提取，以获得各个目标在所述信号增强图像中的各个分布区域。
3.如权利要求2所述的发球违例姿态识别平台，其特征在于，所述平台还包括：
区域分块设备，与所述区域解析设备连接，用于对所述信号增强图像进行分块，以获得各个子图像，其中，在所述信号增强图像中，对每一个分布区域进行均匀式分割而获得的子图像的尺寸小于对未分布区域进行均匀式分割而获得的子图像的尺寸。
4.如权利要求3所述的发球违例姿态识别平台，其特征在于，所述平台还包括：
动态范围检测设备，与所述区域分块设备连接，用于接收所述信号增强图像的各个子图像，并检测每一个子图像的动态范围，针对每一个子图像，基于其动态范围的宽度大小调整对应子图像的用于剥离背景的阈值大小。
5.如权利要求4所述的发球违例姿态识别平台，其特征在于，所述平台还包括：
前景解析设备，与所述动态范围检测设备连接，用于针对每一个子图像执行以下处理：采用调整后的阈值对所述子图像进行前景提取，以获得对应的前景区域；所述前景解析设备还用于将各个子图像对应的各个前景区域进行整合以获得前景图像，并输出所述前景图像。
6.如权利要求5所述的发球违例姿态识别平台，其特征在于，所述平台还包括：
同态滤波设备，分别与所述第一鉴别设备和所述前景解析设备连接，用于接收所述前景图像，并对所述前景图像执行同态滤波处理，以获得相应的待处理图像，并将所述待处理图像替换所述信号增强图像发送给所述第一鉴别设备。
7.如权利要求6所述的发球违例姿态识别平台，其特征在于：
在所述区域分块设备中，对每一个分布区域进行均匀式分割包括：分布区域的面积越大，分割而获得的子图像的尺寸越大。
8.如权利要求7所述的发球违例姿态识别平台，其特征在于：
在所述动态范围检测设备中，基于其动态范围的宽度大小调整对应子图像的用于剥离背景的阈值大小包括：其动态范围的宽度越大，调整的对应子图像的用于剥离背景的阈值越大。
9.一种发球违例姿态识别方法，所述方法包括使用如权利要求1-8任一所述的发球违例姿态识别平台以根据发球状态下羽毛球与发球人员腰部的相对位置识别是否存在发球违例行为。
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