基于數(shù)字圖像處理的乒乓球裁判輔助系統(tǒng).pdf

1、隨著計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)和圖像處理技術(shù)的飛速發(fā)展，視頻跟蹤技術(shù)在國防、工業(yè)生產(chǎn)以及體育等各個(gè)領(lǐng)域有著越來越廣泛的應(yīng)用。
　　傳統(tǒng)的乒乓球裁判主要是依靠人為裁判來進(jìn)行判斷，由于人眼的視覺暫留特性，其分辨事物的最高頻率為24HZ，即反應(yīng)一次需要0.042s。因此，當(dāng)乒乓球高速（可達(dá)17m/s）運(yùn)行時(shí)，留給裁判員的有效反應(yīng)時(shí)間僅有0.16s，這樣裁判員只能捕獲到4～5幀的有效軌跡信息，進(jìn)而做出誤判的可能性較大。而本文采用的攝像機(jī)的最大幀速率為

2、60fps，是人眼反應(yīng)速度的2.5倍，可以獲得更多的軌跡信息，進(jìn)而能夠有效提高裁判的正確性和公平性。
　　本文針對(duì)乒乓球比賽的特點(diǎn)，對(duì)乒乓球裁判系統(tǒng)中涉及的主要技術(shù)進(jìn)行分析，重點(diǎn)研究了乒乓球的運(yùn)動(dòng)檢測、目標(biāo)定位、軌跡預(yù)測和裁判算法等內(nèi)容。
　　本文在閱讀大量參考文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，通過對(duì)乒乓球裁判規(guī)則的研究，分析并設(shè)計(jì)了基于數(shù)字圖像處理的乒乓球裁判輔助系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)在結(jié)構(gòu)上可分為數(shù)字圖像處理和專家裁判決策兩大部分。數(shù)字圖像處理部分的

3、主要內(nèi)容有:采用張氏標(biāo)定法對(duì)攝像機(jī)進(jìn)行標(biāo)定，分別獲取兩個(gè)攝像機(jī)的內(nèi)外參數(shù)，進(jìn)而求得乒乓球的三維坐標(biāo);檢測運(yùn)動(dòng)目標(biāo)時(shí)，使用背景差分法，并結(jié)合及時(shí)更新背景圖像的方法，提高了檢測精度;將背景差分法與目標(biāo)的顏色和形狀特征相結(jié)合，運(yùn)用形態(tài)學(xué)運(yùn)算去除噪聲，實(shí)現(xiàn)了對(duì)乒乓球的識(shí)別，并通過實(shí)驗(yàn)證明了該方法識(shí)別的有效性;通過建立乒乓球的自由飛行上升段模型、自由飛行下降段模型和與桌面碰撞模型，利用Kalman濾波器對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行跟蹤預(yù)測，預(yù)測結(jié)果既可以減小乒