击球辅助方法

文档序号:1806489 发布日期:2021-11-09 浏览:25次 >En<

阅读说明:本技术 击球辅助方法 (Ball hitting assisting method ) 是由 田勇 于 2021-09-24 设计创作,主要内容包括:本发明实施例公开了一种击球辅助方法,所述击球辅助方法基于包括置于击球辅助设备上的摄像单元和辅助展示单元的击球辅助设备;方法包括:通过摄像单元采集目标击球图像,目标击球图像中至少包括母球、目标球和目标袋口;根据目标击球图像中的母球、目标球和目标袋口的位置信息计算击球点和/或击球方向,击球点和/或击球方向为击打母球来撞击目标球以使目标球进入目标袋口的击球点和/或击球方向;通过辅助展示单元以预设的方式在台球桌面上展示击球点和/或击球方向,以使球员可以根据击球点和/或击球方向击打母球来将目标球击打入目标袋口。采用本发明实施例,可提高台球辅助的便携性和便利性,提高辅助击球的准确性。(The embodiment of the invention discloses a ball hitting auxiliary method, which is based on ball hitting auxiliary equipment comprising a camera unit and an auxiliary display unit, wherein the camera unit and the auxiliary display unit are arranged on the ball hitting auxiliary equipment; the method comprises the following steps: acquiring a target hitting image by a camera unit, wherein the target hitting image at least comprises a cue ball, a target ball and a target bag opening; calculating a hitting point and/or a hitting direction according to the position information of the cue ball, the target ball and the opening of the target bag in the target hitting image, wherein the hitting point and/or the hitting direction are the hitting point and/or the hitting direction for hitting the cue ball to hit the target ball so as to enable the target ball to enter the opening of the target bag; the hitting point and/or hitting direction are displayed on the billiard table surface in a preset mode through the auxiliary display unit, so that a player can hit a cue ball according to the hitting point and/or hitting direction to hit a target ball into the target bag opening. By adopting the embodiment of the invention, the portability and the convenience of billiard auxiliary can be improved, and the accuracy of auxiliary hitting can be improved.)

击球辅助方法

技术领域

本发明涉及机器视觉

技术领域

和台球领域,尤其涉及一种击球辅助方法。

背景技术

随着计算机视觉技术的发展,可以通过各类计算机设备来辅助进行台球训练或台球比赛,例如,通过计算机设备辅助进行计分,再例如,通过计算机设备进行击球辅助,大大提高了台球训练和台球比赛的便利性。

在通过计算机设备辅助球员进行击球的相关方案中,可以采集设置在台球桌面上的摄像装置采集台球桌面的图像,然后根据图像中各个球的位置来计算下一次击球的击球方向和/或击球点,然后通过与摄像装置连接的显示设备(例如,设置在台球桌面上的显示设备)来展示击球方向和/或击球点,以辅助球员进行瞄准和击球,达到更好的击球效果。该技术可以用于台球教学、台球训练、业余台球比赛等过程中辅助球员进行击球。

但是,这些通过计算机设备辅助击球的方案中,都需要设置在固定位置的显示装置(例如,显示屏)来展示击球方向和/击球点,球员通过观看显示装置上的显示来进行击球。但是,在球员在准备进行击球时的姿态,不方便观察相应的指示信息,导致相应的辅助击球效果不佳。并且,相应的计算机设备都是固定安装的,其实现成本较高,也不便于移动,导致相应的击球辅助的便利性不足,无法扩展到其他的击球辅助场景。

也就是说,相关技术中通过计算机设备来辅助进行击球的方式存在便利性不足,达不到很好的击球效果。

发明内容

基于此,在本实施例中,提供了一种击球辅助方法,通过便携式的击球辅助设备来辅助球员进行击球,提高了击球辅助系统的操作便利性和击球准确性。

在本发明中,提供了一种击球辅助方法,所述方法基于击球辅助设备,所述击球辅助设备包括设置于所述击球辅助设备上的摄像单元和辅助展示单元;

所述方法包括:

通过所述摄像单元采集目标击球图像,所述目标击球图像中至少包括母球、目标球和目标袋口;

根据所述目标击球图像中的母球、目标球和目标袋口的位置信息计算辅助击球参数,所述辅助击球参数包括击球点、瞄准点和击球方向中的一个或多个,所述击球点、瞄准点和击球方向为击打母球来撞击目标球以使目标球进入目标袋口的击球点、瞄准点和击球方向;

通过所述辅助展示单元以预设的方式在所述台球桌面上展示所述辅助击球参数,以使球员可以根据击球点、瞄准点和击球方向击打母球来将目标球击打入目标袋口。

可选的,所述通过所述摄像单元采集目标击球图像的步骤还包括:

判断所述摄像单元采集的图像是否包含母球、目标球、目标袋口;

若是,则将采集的图像作为所述目标击球图像;

若否,则根据采集的图像生成摄像位置调节指令,以根据摄像位置调节指令对所述摄像单元或所述击球辅助设备的位置进行调节,以使调节后通过所述摄像单元采集的图像中包括母球、目标球、目标袋口,并将该采集的图像作为所述目标击球图像。

可选的,所述击球辅助装置还包括报警单元,所述方法还包括:根据所述摄像位置调节指令控制所述报警单元展示预设的位置报警信号,以使球员对所述击球辅助设备的位置或方向进行调节,以使调节后通过所述摄像单元采集的图像中包括母球、目标球、目标袋口;

或,所述击球辅助装置还包括第一调节机构,所述第一调节机构与所述摄像单元连接,用于调节所述摄像单元的位置和/或方向;所述方法还包括:根据摄像位置调节指令控制所述第一调节机构对所述摄像单元的位置和/或方向进行调节,以使调节后通过所述摄像单元采集的图像中包括母球、目标球、目标袋口。

可选的,所述目标击球图像为深度图像,所述目标击球图像还包括了与所述母球、目标球和目标袋口对应的深度信息;

所述根据所述目标击球图像中的母球、目标球和目标袋口的位置信息计算击球点和/或击球方向的步骤还包括:

根据目标、目标球和目标袋口的深度信息以及所述目标击球图像中的母球、目标球和目标袋口的坐标信息计算击球路线,所述击球路线为击打母球来撞击目标球以使目标球进入目标袋口的击球路线,所述击球路线包括了击球点、瞄准点和击球方向。

可选的,所述目标击球图像为一维图像;

所述通过所述摄像单元采集目标击球图像的步骤,还包括:

提取所述目标击球图像的目标一维击球图像,其中,所述目标击球图像为所述目标击球图像中包含了母球、目标球和目标袋口的一行、一列或一条像素线对应的像素区域;或,通过所述摄像单元采集目标一维击球图像;

所述根据所述目标击球图像中的母球、目标球和目标袋口的位置信息计算击球点和/或击球方向的步骤还包括:

根据所述目标一维击球图像确定所述母球、目标球和目标袋口的深度信息和/或位置信息。

可选的,所述通过所述摄像单元采集目标击球图像的步骤之后,还包括:

对所述目标击球图像预处理,以使所述目标击球图像满足预设条件,所述预设条件包括如下条件中的至少一个:

目标击球图像满足预设的尺寸信息;

目标击球图像在预设的坐标系下;

目标击球图像中的目标球、母球及目标袋口满足预设的位置信息。

可选的,所述根据所述目标击球图像中的母球、目标球和目标袋口的位置信息计算辅助击球参数的步骤之后,还包括:

将所述击球点、瞄准点和/或击球方向变换成辅助展示单元对应的第三坐标系下的击球点、瞄准点和/或击球方向;

通过所述辅助展示单元在所述第三坐标系下展示所述变换后的击球点、瞄准点和/或击球方向。

可选的,所述方法还包括:

若所述目标击球图像中包含多个可选球,则在所述多个可选球中确定目标球;

其中,所述在多个可选球中确定目标球的步骤还包括:

确定每一个可选球的击球参数,所述击球参数包括击球方向范围、击球点范围、进球概率等参数中的一个或多个,根据所述击球参数在所述多个可选球中选择一个作为所述目标球;

或,接收目标球选择指令,根据所述目标球选择指令中包含的目标球相关参数在所述多个可选球中确定所述目标球。

可选的,所述方法还包括:

若所述目标击球图像中包含多个可选袋口,则在所述多个可选袋口中确定目标袋口;

其中,所述在多个可选袋口中确定目标袋口的步骤还包括:

确定每一个可选袋口的击球参数,所述击球参数包括进球概率,根据所述击球参数在所述多个可选袋口中选择一个作为所述目标袋口;

或,接收目标袋口选择指令,根据所述目标袋口选择指令中包含的目标袋口相关参数在所述多个可选袋口中确定所述目标袋口。

可选的,所述辅助展示单元包括激光发射模块或投影模块;

所述通过所述辅助展示单元以预设的方式在所述台球桌面上展示所述击球点、瞄准点和/或击球方向的步骤还包括:

通过所述激光发射模块以激光发射的方式在所述台球桌面上展示所述击球点、瞄准点和/或击球方向;

或,通过所述投影模块在所述台球桌面以投影的方式展示所述击球点、瞄准点和/或击球方向。

采用本发明实施例,具有如下有益效果:

在本申请实施例中,采用了上述击球辅助方法之后,通过摄像单元采集目标击球图像,其中至少包括母球、目标球和目标袋口;根据目标击球图像中的母球、目标球和目标袋口的位置信息计算击球点、瞄准点和/或击球方向,通过辅助展示单元以预设的方式例如激光、投影等在台球桌面上展示击球点、瞄准点和/或击球方向,以使球员可以根据击球点、瞄准点和/或击球方向击打母球来将目标球击打入目标袋口。也就是说,将击球辅助的功能集成在一个便携式的可移动的击球辅助设备上,球员在击球的过程中可以根据需求携带、放置以及使用该击球辅助设备来辅助击球,提高了击球辅助的便利性;并且通过例如击球辅助设备的辅助展示单元来展示辅助击球的击球方向,球员可以直接根据该击球方向直观的进行击球,提高了击球的准确性,提高了台球训练的效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

其中:

图1为一个实施例中一种击球辅助设备的结构示意图;

图2为一个实施例中击球辅助设备的一种应用示意图;

图3为一个实施例中击球路线的示意图;

图4为一个实施例中击球路线的示意图;

图5为一个实施例中击球路线的示意图;

图6为一个实施例中一种击球辅助方法的流程示意图;

图7为一个实施例中一种击球辅助设备的结构示意图;

图8(a)-(d)为一个实施例中目标击球图像的图像效果示意图;

图9(a)-(d)为一个实施例中母球、目标球及目标袋口的位置信息确定的示意图;

图10(a)-(b)为一个实施例中母球、目标球及目标袋口的位置信息确定的示意图;

图11为一个实施例中计算击球点、瞄准点和击球方向的计算过程示意图;

图12为一个实施例中运行上述击球辅助方法的击球辅助设备的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。

为了提高击球辅助设备的便利性以及提高辅助击球的准确性,在本申请实施例中,提供了一种击球辅助设备以及基于该击球辅助设备的击球辅助方法,可以提高通过计算机设备进行击球辅助的便利性和便携性,并且可以提高辅助击球的准确性和进球概率,提升用户体验。

具体的,请参见图1,图1给出了击球辅助设备的构成示意图。其中,击球辅助设备10包括了摄像单元101、处理单元102、辅助展示单元103。

在本实施例中,为了提高击球辅助的便利性,该击球辅助设备不是一般的安装在台球桌面上方的摄像采集装置,而是可以放置在台球桌面或者放置在台球桌周围、且可以随时根据需要进行移动的设备,从而球员可以根据需要随身携带或移动该击球辅助设备,避免了必须在安装了相应的设备的台球桌进行击球辅助训练的限制。

请参见图2,图2给出了击球辅助设备的一种应用示意图,其中,击球辅助设备10放置在台球桌的桌面边缘。

在其他实施例中,击球辅助设备还可以是放置在支架等装置上,并且击球辅助设备的摄像单元101以及辅助展示单元103台球桌面平齐或者高于台球桌面,以使得摄像单元101可以采集台球桌面上的相关图像信息,并且辅助展示单元103可以在台球桌面上展示辅助击球的相关信息。

在这里对击球辅助设备10包括的摄像单元101、处理单元102、辅助展示单元103等各个模块进行详细的描述。

摄像单元101可以采集台球桌面上的整体或局部的图像,在本实施例中,为了计算击球方向、击球点、瞄准点等击球路线相关的信息,摄像单元101需要至少拍摄到包括母球、目标球、目标袋口在内的图像以作为目标击球图像。

摄像单元101包含至少一个相机(也就是说,可以包含了一个相机,也可以包含了多个相机),相机类型可以是普通相机也可以是深度相机,其点阵维度可以是一维也可以是二维。这里相机又称为照相机、摄像机、摄像头等,泛指可以用来采集单帧图像、多帧图像或者视频的设备。

普通相机能够采集类似人眼视觉的图像,包括彩色相机、灰度相机(俗称黑白相机)、红外相机等;深度相机能够采集深度图像,包括激光雷达、超声波雷达、电磁波雷达、结构光相机等。可以将二个或更多相机组合使用,这些相机可以是相同类型或者不同类型;例如可以使用二个彩色相机构成双目相机阵列,也可以将彩色相机和结构光相机组合使用,等等。接下来,将主要阐述的二种实施方式是:使用二维彩色相机,即二维点阵的单个彩色相机,采集具有多行多列像素的普通图像;使用一维深度相机,即一维点阵的单个深度相机,采集只具有一行像素的深度图像。

在本实施例中,摄像单元101采集彩色图像、或灰度图像、或深度图像作为目标击球图像,在另一个实施例中,目标击球图像还可以是一维的深度图像,来源于摄像单元101的直接采集一维深度图像(目标一维深度图像),或者提取自完整的深度图像中的一行、一列或一条线对应的像素区域作为目标一维深度图像。

处理单元102可以根据目标击球图像进行计算,得到其中目标球、母球以及目标袋口的位置信息,该位置信息可以包括坐标位置、深度信息中的一个或多个,然后据此计算通过击打母球来撞击目标球,以将目标球送入目标袋口的击球路线,该击球路线还包括了击球点、瞄准点以及击球方向。

在一个实施例中,处理单元102可以是CPU、集成电路或者其他处理单元,在本实施例中不进行限制。在另一个实施例中,击球辅助设备10还可以与其他设备通信连接,上述击球路线的计算还可以是通过与击球辅助设备10连接的其他计算机设备计算得到的。

辅助展示单元103是可以展示击球路线中至少包含的击球点、瞄准点以及击球方向等相关信息的装置。在本实施例中,辅助展示单元103可以直观的将击球点、瞄准点以及击球方向等信息进行展示,例如,可以是通过激光或者投影等直观展示的方式来展示击球点、瞄准点和/或击球方向,以使得球员可以在击球准确的状态下直观的看到展示的击球点、瞄准点和/或击球方向,然后进行击球,以达到辅助击球的效果。在一个具体的实施例中,上述辅助展示单元103可以是激光发射单元、或者投影单元等,以激光发射的方式,或者通过投影、或者全息投影的方式,在台球桌面或者台球桌面的上方来展示击球点、瞄准点和/或击球方向。

在对击球辅助方法进行详细描述之前,首先对台球的击球原理进行描述。

母球是球杆能够合法击打的球(例如斯诺克中的白球),目标球是母球能够合法撞击并且预期进袋的球。对于任何一种台球项目,球体的尺寸是确定的,例如斯诺克台球的直径为52.5毫米,中式台球(八球)的直径为57.15毫米。预期的击球效果是:球员通过运作球杆击打母球上的击球点,使母球运动并撞击目标球上的瞄准点,使目标球运动并进入目标球袋(具体请参见图3,图3给出了相应的击球路线的示意图)。球袋的孔径尺寸一般略大于目标球直径,因此目标球存在一定的进袋方向范围。通常以目标球袋的孔径中心作为目标球预期进袋的球心位置,从而获得尽可能大的进袋方向范围。

在台球击球过程中,需要想象出假想球来确定母球的预期轨迹(击球路线),其尺寸与台球球体相同,其位置与目标球表面相切,其球心与目标球球心连线指向目标球预期进袋的球心位置。也就是说,目标球预期进袋球心位置向目标球球心连线并延长球体直径长度,就得到了假想球球心位置,即母球为撞击目标球进袋而需要运行到的球心位置。经过母球球心和假想球球心的直线即为瞄准线,在本实施例中称为中心瞄准线。显然,中心瞄准线平行于台面,且其高度(即其到台球桌面的距离)为球体半径长度。以斯诺克台球为例,中心瞄准线的高度为26.25毫米。

请参见图4,给出了两种击球路线的情况,若中心瞄准线与目标球相交,称为厚球情况,反之,中心瞄准线与目标球不相交,称为薄球情况。

相关技术中提供了计算击球路线的功能,而本实施例中为了更有效地辅助击球,提供了计算和指示击球路线(击球点和/或击球方向)的功能,如图5。对于厚球情况,将中心瞄准线与目标球表面相交,其交点即为中心瞄准点;对于薄球情况,无法获得中心瞄准点,但可以计算边缘瞄准线,将其与目标球表面相交,其交点即为边缘瞄准点。这里边缘瞄准线是与中心瞄准线平行并具有相同高度,且与母球表面相切的直线。对于薄球情况,经过母球左侧或右侧边缘点,一定存在一条边缘瞄准线能够与目标球表面相交,从而能够获得边缘瞄准点。这里说的交点,指的都是从母球方向能够看到的交点,不考虑目标球背面的交点。

下面对基于上击球辅助设备10的击球辅助方法进行详细的描述。

具体的,请参见图6,图6给出了一种击球辅助方法的流程示意图,该击球辅助方法的实现是基于上述图1给出的击球辅助设备10,以给球员提供击球辅助。其中,所述击球辅助方法包括了如图6所示的步骤S101-S103:

步骤S101:通过所述摄像单元采集目标击球图像,所述目标击球图像中至少包括母球、目标球和目标袋口。

目标击球图像中必须包括了母球、目标球和目标袋口,否则无法进行后续的击球路线的计算,因此,在本实施例中,在通过摄像单元采集到图像之后,还需要进一步判断采集的图像中是否包含母球、目标球、目标袋口,否则需要进行调节。具体的,判断摄像单元采集的图像是否包含母球、目标球、目标袋口;若是,则将采集的图像作为所述目标击球图像,并进行后续的击球路线的计算和辅助展示;若否,则需要对摄像头的位置进行调节。

在一个具体的实施例中,对摄像头的位置进行调节的过程具体包括:根据没有包括有母球、目标球、目标袋口这三者的图像,生成摄像位置调节指令,该摄像位置调节指令用于指示下一步对摄像单元的位置和方向的调节。

其中,摄像单元的调节可以分为两种方式,一种为手动调节,一种为自动调节。

在手动调节的方案中,需要球员手动调节击球辅助设备或摄像单元的位置或方向,为了提醒球员手动进行调节,在击球辅助装置上还设置有报警单元(具体请参见图7中的报警单元104),该报警单元可以是麦克风装置、或显示装置(例如显示屏)、或振动装置(控制击球辅助设备进行振动)。在生成了摄像位置调节指令之后,需要通过处理单元102来控制报警单元展示预设的位置报警信号,该位置报警信号可以是预设的声音信号、或预设的图像显示信号、或预设的振动信号。球员在接收到该位置报警信号之后,手动的对击球辅助设备的位置或方向、或摄像单元的位置或方向进行调节,以使得母球、目标球、目标袋口能够包含了摄像单元的拍摄范围内,从而使得摄像单元采集到的图像能包括目标球、母球、目标袋口。

其中,对击球辅助设备的位置或方向的调节可以指手动的调节击球辅助设备的位置、或者移动设备以改变方向。而对于摄像单元的位置或方向的调节可以是基于与摄像单元连接的第一调节机构(具体请参见图7中的第一调节机构1011),可以通过手动调节第一调节机构来改变摄像单元在击球辅助设备中的位置以及摄像单元的方向(该方向摄像单元的拍摄方向),以使调节后通过所述摄像单元采集的图像中包括母球、目标球、目标袋口。

在自动调节摄像单元的方案中,根据图像生成摄像位置调节指令的过程中,根据图像中是否包含了母球、目标球、目标袋口以及包含的母球、目标球、目标袋口中的一个或多个位置,生成摄像位置调节指令,该指令中包含了调节方向以及调节幅度等相关的内容,例如,向上调节、向下调节、向左调节、向右调节等。也就是说,根据摄像位置调节指令对所述摄像单元或所述击球辅助设备的位置进行调节,以使调节后通过所述摄像单元采集的图像中包括母球、目标球、目标袋口,并将该采集的图像作为所述目标击球图像。在另一个实施例中,在摄像单元采集到的图像并没有包含母球、目标球、目标袋口的情况下,根据摄像位置调节指令对摄像单元的位置和方向进行调节,在调节的过程中继续采集图像,并判断采集到的图像中是否包含母球、目标球、目标袋口,若已经包含,则停止调节,并将采集到的图像作为目标击球图像。在另一个实施例中,还可以对母球、目标球、目标袋口在图像中的位置进行限定,例如,母球、目标球、目标袋口在图像中的位置为图像中心位置、或预设的图像区域、或球、目标球、目标袋口在图像中的位置不为预设的图像区域(例如,图像的边界区域)。在另一个实施例中,不仅要求图像中包含母球、目标球、目标袋口,还需要判断母球、目标球、目标袋口是否在图像中显示完全(例如,对台球或袋口的采集是否完整,或是否被遮挡)。

如图7所示,击球辅助装置10还包括第一调节机构1011,与所述摄像单元101连接,用于调节所述摄像单元的位置和/或方向。处理单元102控制第一调节机构1011调节摄像单元的位置和/或方向,以达到自动对摄像单元的位置和方向进行调节的效果。

在另一个实施例中,不仅可以对击球辅助装置或摄像单元的位置或方向进行调节,还可以进一步的手动或自动的对摄像单元的摄像相关参数进行调节,例如,焦距、对焦、曝光时间、白平衡等,从而以达到最佳的拍摄效果,以使得采集到的目标击球图像的效果最佳,从而据此计算的击球路线的准确性较高。

下面对目标击球图像的具体图像效果进行说明。

请参见图8(a),给出了采用二维点阵的深度相机采集到的目标击球图像的示意图,图中颜色越深的像素表示深度值越大;若使用二维点阵的普通相机,其采集目标击球图像的图像效果如图8(c)。若使用一维点阵的深度相机,其采集的目标击球图像的图像效果相当于从图8(a)中截取中间一行(也可以是其他位置的像素行、像素列或像素线),即如图8(b)中所示的一行像素区域;由于采集的目标击球图像为一维图像,还可以以函数曲线的形式表现,如图8(d),也称为深度曲线。也就是说,根据深度图像或深度曲线可以确定目标球、母球、目标袋口对应的深度信息。

根据深度相机的不同设计以及采集的目标击球图像是否经过矫正(该矫正过程为坐标系的变换),图8(d)中的坐标系可能是直角坐标系也可能是极坐标系,若为直角坐标系,则图中x表示横向距离值,z表示深度值;若为极坐标系,则图中x表示横向角度值,z表示深度值。

若使用二维点阵的深度相机或普通相机,即图8(a)、图8(c)所对应相机,其视野为立体的四棱锥状,对相机的方位没有特殊要求;而若使用一维点阵的深度相机,即图8(b)、图8(d)所对应相机,其视野为平面的扇形状,则调节相机方位的优选实施方式要求:视野为水平方向即与台面平行,且其高度与目标球、母球的高度相同。以应用于斯诺克台球为例,只需将相机光心和一维点阵传感器装配在距离装置底平面26.25毫米的平行平面上,则只需将装置水平放置于台面,即可满足此要求。在此要求下,一维深度图像更容易定位到母球、目标球、目标袋口。

步骤S102:根据所述目标击球图像中的母球、目标球和目标袋口的位置信息计算击球点和/或击球方向,所述击球点和/或击球方向为击打母球来撞击目标球以使目标球进入目标袋口的击球点和/或击球方向。

在本步骤中,将摄像单元采集到的目标击球图像作为处理单元的输入数据,以计算击球点和瞄准点的位置信息以及击球方向等击球路线相关的信息,并输出给辅助展示单元。

在目标击球图像为深度图像的情况下,根据目标、目标球和目标袋口的深度信息以及所述目标击球图像中的母球、目标球和目标袋口的位置信息计算击球路线,所述击球路线为击打母球来撞击目标球以使目标球进入目标袋口的击球路线,所述击球路线包括了击球点、瞄准点和/或击球方向中的一个或多个。

其中,根据目标击球图像确定母球、目标球、目标袋口在目标击球图像中的位置信息。深度信息的获取也是根据目标击球图像中母球、目标球、目标袋口的深度信息来进行确定。

图9(a)和图9(c)展示的是目标袋口为四个角袋之一的情况,图9(b)和图9(d)展示的是目标袋口为二个中袋之一的情况。由于母球和目标球为圆形且颜色与台布不同,使用颜色分割或者霍夫变换等方法,可以检测出母球和目标球区域,并且根据区域颜色能够判断是母球还是目标球;目标袋口区域为不规则形状且颜色与台布不同,使用颜色分割或者水平集分割等方法,可以检测出目标袋口区域。

在图9(a)和图9(c)中,直接取各个区域的中心位置,对应于母球中心、目标球中心、目标袋口中心位置,来作为母球、目标球及目标袋口的位置信息。在图9(c)和图9(d)中,取x坐标与中心位置相同而y坐标位于区域最下方的位置,就得到了目标着地点位置,也就是母球中心、目标球中心、袋口中心在台面上的投影位置,来作为母球、目标球及目标袋口的位置信息。

图10(a)-(b)进一步给出了使用一维深度相机或目标击球图像为一维深度图像的情况。图10(a)为目标袋口为四个角袋之一的情况,图10(b)为目标袋口为二个中袋之一的情况,这里以深度曲线来表示深度图像。从深度曲线中,能够检测到二条库边曲线,以及二个凸出段、一个凹陷段。所述库边曲线即为目标袋口两侧库边所对应的连续或间断光滑曲线,若深度曲线基于直角坐标系建立,则库边曲线形状为直线;若深度曲线基于极坐标系建立,则库边曲线形状为弯曲曲线,即图10(a)-(b)所示情况。所述凸出段即为母球或目标球所对应的连续光滑曲线,其深度值相对左边和右边区域发生跳跃减小。所述凹陷段即为目标袋口所对应的连续光滑曲线,其深度值相对左边和右边区域发生跳跃增加。检测到凸出段之后,取曲线中点就得到了母球或目标球的表面中心位置;将其深度值增加球体半径长度,就得到了母球或目标球的中心位置。检测到凹陷段之后,取与其两端端点在x方向连续的二个库边曲线端点,再取二者中点就得到了目标袋口中心位置。对于目标袋口被母球或目标球部分或全部遮挡,即凹陷段被凸出段部分或全部覆盖的情况,这时库边曲线端点无法正确检测,则可采用此方法:计算二条库边曲线对应的曲线方程,进一步计算二条曲线的交点,将交点位置进行适当变换得到目标袋口中心位置;但这种方法只适用于目标袋口为角袋的情况,不适用于目标袋口为中袋的情况。得到二个代表母球或目标球的中心位置之后,由于深度图像不具有颜色信息,接下来还需要区分母球和目标球。一种方法是设定距离相机较近即中心位置深度值较小的球为母球,则另一球为目标球。另一种方法是假定一球为母球、另一球为目标球,根据母球、目标球、目标袋口的中心位置计算进球成功机率;然后交换二个球的身份再计算一次,取进球成功机率较大的情况为二个球身份的实际情况。

在另一个实施例中,请参见图11,给出了处理单元102计算击球方向和/或击球点、瞄准点等击球路线相关信息的过程。具体的,摄像单元采集到的目标击球图像为处理单元的输入数据,一方面用于标定,结合内置参数得到坐标变换参数,坐标变换参数用于坐标系的变换;另一方面用于定位,得到观察坐标系(第一坐标系)下的第一位置。然后根据观察坐标系下的第一位置和坐标变换参数,计算得到世界坐标系(第二坐标系)下的第二位置。世界坐标系下的第二位置进一步用于计算击球路线,从而得到世界坐标系下的瞄准点和击球点的位置信息和/或击球方向的方向信息。世界坐标系下的瞄准点和击球点的位置信息和/或击球方向的方向信息和坐标变换参数进一步进行计算,得到发射坐标系(第三坐标系)下的击球点和瞄准点的位置信息和/或击球方向的方向信息,该击球点、瞄准点和的位置信息和/或击球方向的方向信息即为处理单元的输出数据。

也就是说,在计算母球、目标球以及目标袋口在第二坐标系(世界坐标系)下的位置信息(目标位置)时,需要根据目标击球图像中的相关信息来进行计算。具体的,若目标击球图像为深度图像,观察坐标系(第一坐标系)下的目标位置需要结合其对应的深度值信息,才能得到第二坐标系(世界坐标系)下的目标位置。若目标击球图像为彩色图像,观察坐标系(第一坐标系)下的目标位置需要结合其对应的第二坐标系(世界坐标系)下的高度值信息,才能得到第二坐标系(世界坐标系)下的目标位置。这里的高度值信息即为z坐标,对于图9(a)和图9(b)中的球体半径高度对应了母球中心、目标球中心的z坐标,目标袋口中心z坐标为库边一半高度;对于图9(c)和图9(d),母球着地点、目标球着地点、目标袋口中心着地点的z坐标为0,变换到世界坐标系之后,需要再将z坐标设置为球体半径高度和库边一半高度。

在计算得到世界坐标系下的击球点和瞄准点的位置信息之后,根据母球、目标球、目标袋口的中心位置之后,以目标袋口中心位置作为目标球预期进袋位置,可计算出假想球中心位置,进一步可计算出中心瞄准线。然后将中心瞄准线与目标球表面相交,若存在交点,则得到了中心瞄准点;若不存在交点,则取左侧和右侧边缘瞄准线,尝试分别与目标球表面相交,其中必然有一条线存在交点,则得到了边缘瞄准点。以上可以进行分别尝试,事实上也可以根据母球、目标球、目标袋口的中心位置直接计算并判断,应该取中心瞄准线、左侧边缘瞄准线还是右侧边缘瞄准线,从而得到中心瞄准点、左侧边缘瞄准点还是右侧边缘瞄准点。

对于薄球情况,可以仍然使用中心瞄准线,而以其与库边相交的位置作为瞄准点,或者以其所在竖直平面与台面相交直线的某个点作为瞄准点,例如该直线上与目标球距离最近的点。

根据采集的目标击球图像和内置参数,计算不同坐标系之间的坐标变换参数,以用于上述坐标系之间的变换。这里涉及三个坐标系,其中世界坐标系(第二坐标系)用于描述目标球、母球、目标袋口或击球点、瞄准点、击球方向在物理世界中的位置,例如可以以台面中心为原点,平行于台面长边且水平向右的方向为x轴正方向,平行于台面短边且水平向前的方向为y轴正方向,垂直于台面且竖直向上的方向为z轴正方向;观察坐标系(第一坐标系)用于描述目标球、母球、目标袋口等在采集的目标击球图像中的位置;发射坐标系(第三坐标系)用于描述击球点、瞄准点在辅助展示模块中对应的位置,从而引导和控制发射方向(即,将所述击球点、瞄准点和/或击球方向变换成辅助展示单元对应的第三坐标系下的击球点、瞄准点和/或击球方向;通过所述辅助展示单元在所述第三坐标系下展示所述变换后的击球点、瞄准点和/或击球方向)。需要说明的是,在本实施例中,不同坐标系之间的坐标变换参数可以采用机器视觉领域中常规的标定技术,本发明文件不予详述,也不对坐标变换参数的计算方式进行限制。

在另一个实施例中,在根据目标击球图像计算击球点、瞄准点和/或击球方向之前,还需要对目标击球图像进行预处理,以使所述目标击球图像满足后续的图像处理和计算的要求,具体的,目标击球图像需要满足如下条件中的至少一个:(1)目标击球图像满足预设的尺寸信息;(2)目标击球图像在预设的坐标系下;(3)目标击球图像中的目标球、母球及目标袋口满足预设的位置信息。在本实施例中,预处理的手段包括图像校正、尺寸调节等,具体在本实施例中不在限定。

步骤S103:通过所述辅助展示单元以预设的方式在所述台球桌面上展示所述击球点和/或击球方向,以使球员可以根据击球点和/或击球方向击打母球来将目标球击打入目标袋口。

辅助展示单元103的作用是根据处理单元计算得到的击球点、瞄准点的位置信息和/或击球方向的方向信息,以预设的方式,控制辅助展示单元展示击球点、瞄准点的位置信息和/或击球方向的方向信息。

其中,辅助展示单元可以包括激光发射装置或投影装置,可以以激光发射的方式或投影的方式展示击球点、瞄准点的位置信息和/或击球方向的方向信息。

以激光发射装置为例,通过控制激光发射装置的方位,以及通过激光发射装置中的分光镜、反射镜、凸透镜等控制激光发射的方向;控制激光发射装置的激光发射阵列的某个阵元进行发射;也就是说,在本实施例中,可以通过各种方式来控制激光发射装置的激光发射方向、位置、能量、颜色等。激光点可以是相同颜色,也可以用不同颜色区分各种类型的瞄准点,例如可以一律使用红色激光,也可以中心瞄准点使用红色激光、边缘瞄准点使用绿色激光,还可以中心瞄准点使用红色激光、左侧边缘瞄准点使用绿色激光,右侧边缘瞄准点使用蓝色激光,等等。另外,如果能够检测到目标球的颜色,还可以实现为避免使用与目标球相同颜色的激光,例如红球使用绿色激光,绿球使用红色激光。

以投影装置为例,可以通过投影或全息投影等技术,在台球桌面上、或在目标球、母球、目标袋口上展示击球点、瞄准点和/或击球方向。

在本实施例中,为了控制辅助展示单元发出的激光或投影的方向,还需要控制辅助展示单元的发射方向。具体请参见图7,如图7所示,辅助展示单元还包括第二调节机构1031,与辅助展示单元103连接,用于调节辅助展示单元103的方向,以向击球方向来发射激光或投影。也就是说,在处理单元得到击球点、瞄准点、击球方向之后,控制第二调节机构1031对辅助展示单元103的方向和/或位置进行调节,以使得辅助展示单元103的激光发射或投影方向与击球方向匹配,以达到精准的辅助击球效果。

上述击球辅助设备以及击球辅助方法可适用于各种台球项目,而且可以实现为同一台击球辅助设备适用于各种台球项目,具体可以根据不同项目下球体的已知尺寸对击球辅助设备进行调节。在具体的不同项目的调节过程中,需要调节的因素包括但不限于下述调节:在摄像单元中,若使用一维深度相机,将相机光心和一维点阵传感器距离底平面的高度调节为球体半径长度;在处理单元中,根据球体半径调节计算参数(例如处理单元中的内置参数等);在辅助展示单元中,需要根据球体半径调节激光或投影的投射方向、位置等参数。

在其他应用场景中,目标击球图像中可能包含多个可选球或多个可选袋口(母球因为颜色可以唯一识别),在这种情况下,需要在多个可选球中确定唯一的目标球,在多个可选袋口中确定唯一的目标袋口。

在一个具体的实施例中,目标球以及目标袋口的选择可以是球员手动进行选择的。在检测在目标击球图像中包含了多个可选球/可选袋口的情况下,在击球辅助设备的显示装置(例如可以是报警单元104是显示装置的情况下)上展示中多个可选球/可选袋口,然后球员可以通过该显示装置或连接的输入装置来选择目标球/目标袋口,即接收球员输入的目标球/目标袋口选择指令,然后处理单元可以根据该目标球/目标袋口选择指令来确定目标球/目标袋口。其中,目标球/目标袋口选择指令包括了选择的目标球/目标袋口对应的编号、或位置、或颜色等信息中的一个或多个,以区分选择的目标球/目标袋口是可选球/可选袋口中的哪一个。

在另一个可选的实施例中,目标球以及目标袋口的选择还可以是系统通过计算来选择合适的球或袋口作为目标球和目标袋口的。

在有多个可选球的情况下,分别针对每一个可选球计算对应的击球参数,例如击球方向范围、击球点范围、进球概率等参数中的一个或多个,以表示每一个可选球被击打中的概率或难易程度,然后据此选择一个可选球来作为目标球。

在有多个可选袋口的情况下,分别针对每一个可选袋口计算对应的击球参数,例如进球概率,以表示每一个可选袋口被击打中的概率或难易程度,然后据此选择一个可选袋口来作为目标袋口。

需要说明的是,上述通过计算来确定目标球/目标袋口的可以是击球辅助设备的处理单元,还可以是与击球辅助设备连接的其他设备或服务器;例如,击球辅助设备将目标击球图像发送给连接的服务器/其他设备,由服务器/其他设备进行计算来生成目标球/目标袋口选择指令;再例如,在进行击球辅助的情况下,台球桌面上的计分系统还可以在存在多个可选球/可选袋口的情况下,自动计算目标球/目标袋口,以生成目标球/目标袋口选择指令,并返回给击球辅助设备,从而完成目标球/目标袋口的选择过程。

图12示出了一个实施例中实现上述击球辅助方法的计算机设备(击球辅助设备)的内部结构图。如图12所示,该击球辅助设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器和网络接口。其中,存储器包括非易失性存储介质和内存储器。该击球辅助设备的非易失性存储介质存储有操作系统,还可存储有计算机程序,该计算机程序被处理器执行时,可使得处理器实现上述方法。该内存储器中也可储存有计算机程序,该计算机程序被处理器执行时,可使得处理器执行上述方法。本领域技术人员可以理解,图12中示出的结构,仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图,并不构成对本申请方案所应用于其上的击球辅助设备的限定,具体的击球辅助设备可以包括比图中所示更多或更少的部件,或者组合某些部件,或者具有不同的部件布置。

本领域普通技术人员可以理解实现上述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非易失性计算机可读取存储介质中,该程序在执行时,可包括如上述各方法的实施例的流程。其中,本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用,均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限,RAM以多种形式可得,诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本申请的保护范围。因此,本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

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