一种基于双摄像头的篮球运行轨迹识别系统及方法与流程

本申请涉及一种基于双摄像头的篮球运行轨迹识别系统及方法，属于室内篮球模拟领域。

背景技术：

1、在进行篮球比赛前，通常需要训练投篮姿势、投篮效率及篮球运行轨迹的准确度，并对篮球的轨迹进行跟踪。目前，虽然市场上已经有一些篮球跟踪系统，但是大部分都是基于单摄像头或者多个单摄像头组合使用的方案，如中国专利公开号cn115272397a公开了“一种篮球跟踪与主球标记方法、装置及存储介质”，通过相机标定获取篮球视频帧，并建立单相机跟踪队列，最终确定主球位置，检测稳定且精度高；中国专利公开号cn106991357a公开了“基于全景视频的自动识别篮球比赛投篮和进球的算法”，基于全景视频自动识别篮球比赛投篮和进球，判断精确。这些系统存在着一些问题，例如在一些场地上安装摄像头不方便，单摄像头视野范围有限、篮球训练采用的实体篮筐具有一定的危险性等等。此外，采用对录制的篮球训练视频进行分析的方法，不能做到实时分析训练者准确度。

技术实现思路

1、本申请的目的在于提供一种基于双摄像头的篮球运行轨迹识别系统及方法，基于双摄像头同时对篮球进行拍摄，并联动双摄像头采集的图像实现篮球的双重轨迹识别。

2、为实现上述目的，本申请第一方面提供了一种基于双摄像头的篮球运行轨迹识别系统，应用于室内篮球模拟识别系统，所述室内篮球模拟识别系统包括用于投影篮筐画面的投影机、用于显示投影机投影画面的投影软包墙面、以及用于体验者投射篮球的互动区域；

3、所述篮球运行轨迹识别系统包括：

4、墙面摄像头，用于照射投影软包墙面，以实时跟踪采集篮球在投影软包墙面的撞击位置图像，并将所述撞击位置图像发送至效果模拟器；

5、地面摄像头，用于照射地面，以实时跟踪采集篮球的发射位置图像，并将所述撞击位置图像发送至效果模拟器；

6、所述效果模拟器，用于根据所述发射位置图像获取篮球的初始位置数据，根据所述撞击位置图像获取篮球在投影软包墙面的撞击位置数据，根据所述初始位置数据和所述撞击位置数据计算篮球的角度、速度及运动轨迹并判断篮球是否命中投影篮筐，以模拟显示真实的篮球运动互动效果。

7、在一种实施方式中，所述墙面摄像头和所述地面摄像头均为红外自动校点摄像头，且均安装有ir-cut，其中，所述ir-cut为700-1100nm的带通红外滤光片。

8、在一种实施方式中，所述墙面摄像头采集的撞击位置图像和所述地面摄像头采集的发射位置图像均为红外图像；

9、所述墙面摄像头还用于：采集投影软包墙面的彩色图像以进行空间位置校准。

10、在一种实施方式中，所述篮球运行轨迹识别系统还包括：红外激光器模组，设置于投影软包墙面上方，用于为所述墙面摄像头和所述地面摄像头采集红外图像时提供红外光线；

11、所述红外激光器模组由3个200mw的808nm的激光器发射头组成。

12、在一种实施方式中，所述篮球运行轨迹识别系统还包括：红外补光灯模组，设置于互动区域上方，用于为所述墙面摄像头和所述地面摄像头采集红外图像时提供红外补光；

13、所述红外补光灯模组由8行4列的850nm的红外线发光灯珠组成，各红外线发光灯珠间距为3cm且发光角度为120度。

14、在一种实施方式中，所述墙面摄像头和所述地面摄像头均安装于所述红外补光灯模组中第2行至第5行与第1列与第4列之间的红外线发光灯珠的位置。

15、在一种实施方式中，所述效果模拟器具体用于：对所述发射位置图像进行阈值化处理以准确识别篮球轮廓，通过对识别的篮球轮廓进行旋转矩形长宽分析，判断篮球的轮廓面积，得到真实的篮球投出后的初始位置数据，所述初始位置数据包括篮球的初始位置坐标、初始射出时间及射出角度；

16、对所述撞击位置图像进行轮廓位置映射，将所述撞击位置图像的位置映射给投影画面坐标，并得到撞击位置数据，所述撞击位置数据包括篮球的落点位置坐标及落点时间；

17、根据所述初始位置数据和所述撞击位置数据计算篮球的角度、速度及运动轨迹。

18、在一种实施方式中，所述效果模拟器还用于：

19、在连续的图像帧内跟踪及存储每一帧篮球轮廓的像素坐标位置作为横向坐标位置，并在相同帧的图像画面内记录篮球轮廓及其灰度图像亮度值变化，根据亮度值变化记录篮球在空间的纵向坐标位置，将横向坐标位置和纵向坐标位置映射输出得到篮球在互动空间内的运动轨迹。

20、在一种实施方式中，所述效果模拟器还用于：

21、将图像坐标一分为二得到左侧图像坐标和右侧图像坐标，并建立roi区域限制，根据所述左侧图像坐标得到左侧玩家向左侧墙面投射的篮球的角度、速度及运动轨迹，根据所述右侧图像坐标得到右侧玩家向右侧墙面投射的篮球的角度、速度及运动轨迹，以模拟显示双人篮球运动互动效果。

22、本申请第二方面提供了一种基于双摄像头的篮球运行轨迹识别方法，包括：基于如上述第一方面的任一实施方式中所述的篮球运行轨迹识别系统进行篮球运动轨迹的识别。

23、由上可见，本申请提供了一种基于双摄像头的篮球运行轨迹识别系统及方法，由两个摄像头和效果模拟器组成。其中，地面摄像头照射地面的互动区域并采集篮球运动过程轨迹，墙面摄像头照射投影软包墙面跟踪识别篮球在投影软包墙面的撞击位置，两个摄像头可以同时对篮球进行拍摄，并且可以通过效果模拟器进行联动计算，从而实现篮球的双重轨迹识别。系统采用计算机视觉算法，可以对篮球进行精确识别，并且可以实时跟踪篮球的位置和运动轨迹。同时，该系统还可以根据篮球的运动轨迹进行数据分析和统计，为篮球训练和比赛提供更加准确的数据支持。从而通过模拟篮球运动系统的效果软件显示接近真实的篮球运动互动效果。室内篮球模拟识别系统采用软包墙面即避免了篮球反弹危险性，又保证了反弹的落点范围，保证互动者的安全性的前提下，方便快捷的取回篮球进行重复投篮训练。

技术特征：

1.一种基于双摄像头的篮球运行轨迹识别系统，其特征在于，应用于室内篮球模拟识别系统，所述室内篮球模拟识别系统包括用于投影篮筐画面的投影机、用于显示投影机投影画面的投影软包墙面、以及用于体验者投射篮球的互动区域；

2.如权利要求1所述的篮球运行轨迹识别系统，其特征在于，所述墙面摄像头和所述地面摄像头均为红外自动校点摄像头，且均安装有ir-cut，其中，所述ir-cut为700-1100nm的带通红外滤光片。

3.如权利要求2所述的篮球运行轨迹识别系统，其特征在于，所述墙面摄像头采集的撞击位置图像和所述地面摄像头采集的发射位置图像均为红外图像；

4.如权利要求3所述的篮球运行轨迹识别系统，其特征在于，所述篮球运行轨迹识别系统还包括：红外激光器模组，设置于投影软包墙面上方，用于为所述墙面摄像头和所述地面摄像头采集红外图像时提供红外光线；

5.如权利要求3所述的篮球运行轨迹识别系统，其特征在于，所述篮球运行轨迹识别系统还包括：红外补光灯模组，设置于互动区域上方，用于为所述墙面摄像头和所述地面摄像头采集红外图像时提供红外补光；

6.如权利要求5所述的篮球运行轨迹识别系统，其特征在于，所述墙面摄像头和所述地面摄像头均安装于所述红外补光灯模组中第2行至第5行与第1列与第4列之间的红外线发光灯珠的位置。

7.如权利要求1-6任一项所述的篮球运行轨迹识别系统，其特征在于，所述效果模拟器具体用于：

8.如权利要求7所述的篮球运行轨迹识别系统，其特征在于，所述效果模拟器还用于：

9.如权利要求8所述的篮球运行轨迹识别系统，其特征在于，所述效果模拟器还用于：

10.一种基于双摄像头的篮球运行轨迹识别方法，其特征在于，基于如权利要求1至9任一项所述的篮球运行轨迹识别系统进行篮球运动轨迹的识别。

技术总结本申请公开了一种基于双摄像头的篮球运行轨迹识别系统及方法，属于室内篮球模拟领域，应用于室内篮球模拟识别系统，包括投影机、投影软包墙面和互动区域；篮球运行轨迹识别系统包括：墙面摄像头，用于照射投影软包墙面，以实时跟踪采集篮球在投影软包墙面的撞击位置图像，并将所述撞击位置图像发送至效果模拟器；地面摄像头，用于照射地面，以实时跟踪采集篮球的发射位置图像，并将所述撞击位置图像发送至效果模拟器；效果模拟器，用于根据发射位置图像和撞击位置图像获取篮球的初始位置数据和撞击位置数据，并计算篮球的角度、速度及运动轨迹并判断篮球是否命中投影篮筐。以模拟显示真实的篮球运动互动效果，并对篮球运动轨迹进行识别。技术研发人员：李文超,宁广良,孙广,王文锋受保护的技术使用者：大庆思特传媒科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/12