專利名稱：基于圖像匹配技術(shù)的臺球復(fù)位方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬計(jì)算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域，涉及計(jì)算機(jī)輔助裁判系統(tǒng)，更具體的說，涉 及計(jì)算機(jī)臺球輔助裁判系統(tǒng)中的一種基于圖像匹配技術(shù)的臺球復(fù)位方法。
背景技術(shù)：
斯諾克(Snooker)臺球和美式臺球是深受人們廣泛歡迎的一項(xiàng)體育運(yùn)動， 國內(nèi)外經(jīng)常舉行各種大賽，但目前斯諾克(Snooker)臺球比賽和美式臺球的 裁判還一直沿用傳統(tǒng)的裁判員目視裁判的方法，然而斯諾克和美式臺球比賽 耗時長，經(jīng)常會出現(xiàn)視覺疲勞造成誤判、 一些細(xì)小的失誤未被發(fā)覺、以及需 要復(fù)位的情況產(chǎn)生，因此經(jīng)常造成一些不必要的爭執(zhí)，為此需要開發(fā)一種計(jì) 算機(jī)輔助裁判系統(tǒng)幫助裁判員避免上述情況的產(chǎn)生，該系統(tǒng)采用的是攝像頭 取景技術(shù)，運(yùn)用臺球定位技術(shù)跟蹤球的運(yùn)動軌跡，依據(jù)裁判規(guī)則輔助裁判員 做出正確的裁判，在臺球裁判的過程中，經(jīng)常會遇到后一桿的臺球位置復(fù)位 到前一桿臺球位置的情況，在計(jì)算機(jī)輔助裁判系統(tǒng)如何利用計(jì)算機(jī)的記憶功 能，協(xié)助裁判將球精準(zhǔn)的復(fù)位是本發(fā)明要解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種基于圖像匹配技術(shù)的臺球復(fù)位方法技術(shù)方案， 該方案采用圖像比較的方法協(xié)助裁判將臺球精準(zhǔn)的復(fù)位。
本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的 一種基于圖像匹配技術(shù)的臺球復(fù)位方 法，該方法是在一個計(jì)算機(jī)輔助裁判系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)，所述系統(tǒng)包括攝像頭、斯 諾克臺球桌、視頻采集器以及計(jì)算機(jī)；所述攝像頭安裝設(shè)置于臺球桌臺面中 心的上方，攝像頭視角涵蓋斯諾克臺球桌臺面，攝像頭上裝有變形校正鏡頭， 攝像頭的視頻輸出連接至視頻采集器，視頻采集器連接至計(jì)算機(jī)，所述計(jì)算 機(jī)將攝像頭攝入的每一桿臺球坐標(biāo)圖像以連續(xù)幀的方式存儲在寄存器中；其 基于圖像匹配技術(shù)的臺球復(fù)位方法的步驟包括判斷臺球是否有位移的步驟 和有位移臺球的復(fù)位步驟；所述判斷臺球是否有位移的步驟是
a. 輸入兩幀圖像，兩幀圖像分別為原始幀和待復(fù)位幀，所述原始幀為兩 次擊打桿第一桿最后一幀圖像，所述待復(fù)位幀為兩次擊打桿第二桿最后一幀 圖像；
b. 輸入原始幀中每個臺球在實(shí)際臺面上的坐標(biāo)位置，所述坐標(biāo)位置包括
平面坐標(biāo)位置和像素坐標(biāo)位置；
c. 以原始幀各臺球坐標(biāo)為中心分別定位一個比較圖像，在待復(fù)位幀中以 原始幀各臺球坐標(biāo)為中心分別定位相同尺寸的比較圖像；
d. 原始幀各臺球比較圖像與待復(fù)位幀相同位置比較圖像之間進(jìn)行像素差 別比較，設(shè)定第一閾值、第二閾值和第三閾值，比較中若"兩圖像比較差值" 小于第一閾值則臺球圖像是匹配的，臺球沒有位移；若"兩圖像比較差值" 大于第二閾值則臺球圖像是不匹配的，臺球有位移；若"兩圖像比較差值" 在第一閾值和第二閾值之間則先對兩個比較圖像進(jìn)行像素最大差值比較，再 對"像素最大差值"進(jìn)行中值濾波，得到"濾波后像素最大差值"，最后將"濾 波后平均像素最大差值"與第三閾值比鳴，若"濾波后平均像素最大差值" 小于第三閾值，則判斷圖像是匹配的臺球沒有位移，否則判斷圖像是不匹配 的臺球有位移；
e. 建立標(biāo)記幀在計(jì)算機(jī)顯示屏顯示對待復(fù)位幀中未位移臺球和有位移 臺球分別作出標(biāo)記，并標(biāo)出有位移臺球的原始位置標(biāo)記；
所述有位移臺球的復(fù)位步驟是復(fù)位操作是裁判移動臺球至標(biāo)記幀中標(biāo) 記示出的臺球的原始位置，裁判輔助系統(tǒng)通過顯示屏提示裁判朝哪個方向移 動臺球并給出臺球當(dāng)前所處位置距離原始位置的偏移量，其臺球復(fù)位方法進(jìn) 一步的步驟是；
f. 輸入兩幀圖像，兩幀圖像分別為原始幀和當(dāng)前待復(fù)位幀，所述當(dāng)前待 復(fù)位幀是指裁判在復(fù)位過程中實(shí)時采集的圖像；
g. 輸入原始幀中每個臺球在實(shí)際臺面上的坐標(biāo)位置，所述坐標(biāo)位置包括 平面坐標(biāo)位置和像素坐標(biāo)位置；
h. 以原始幀各臺球坐標(biāo)為中心分別定位一個比較圖像，在當(dāng)前待復(fù)位幀 中以原始幀各臺球坐標(biāo)為中心分別定位相同尺寸的比較圖像；
i. 將有位移臺球的原始幀比較圖像與當(dāng)前待復(fù)位幀比較圖像進(jìn)行像素差值比較，若像素差值小于第一設(shè)定閾值則認(rèn)為臺球復(fù)位準(zhǔn)確；否則進(jìn)行圖像 匹配搜索，在有位移臺球的原始位置附近尋找與原始幀比較圖像相匹配的臺 球圖像，如果能夠找到，則認(rèn)為這是有位移臺球在原始幀中停留的位置，輸 出一個偏移量顯示有位移臺球的偏差，如果沒有找到，則認(rèn)為有位移ft球離 原始位置較遠(yuǎn)，臺球沒有復(fù)位。 本發(fā)明的有益效果是
1. 具有記憶功能，存儲臺球比賽中采集到的每一幀圖像，可以重現(xiàn)比賽 當(dāng)中的任何一幀畫面；在臺球復(fù)位時，既可以重現(xiàn)原始幀、由用戶任意指定
一幅待復(fù)位幀，又可以重現(xiàn)原始幀中每個臺球的原始位置，這樣裁判在移動 臺球時可以隨時觀察到臺球的原始位置。
2. 實(shí)時性，復(fù)位判斷運(yùn)行速度快，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時指導(dǎo)復(fù)位；該方法不是對 整幅圖像進(jìn)行比較、搜索，而是首先定位比較圖像，大大節(jié)省運(yùn)算時間(例 如，整幅圖像的像素尺寸為1392x816，比較圖像僅為20x20);因?yàn)椴恍枰?計(jì)算當(dāng)前幀圖像中每個臺球的坐標(biāo)，使得復(fù)位時可以實(shí)時給出偏移量；其次， 設(shè)定雙閾值，差別很小或很大的比較圖像，可以很快判定其是否發(fā)生位移， 僅當(dāng)差別介于兩個閾值之間時，通過中值濾波去除噪聲；最后，復(fù)位時采取 粗搜索和細(xì)搜索結(jié)合的方式兼顧速度和精度。
3. 復(fù)位精度高，圖像匹配時直接對像素進(jìn)行比較，因此對圖像的微小變 化十分敏感，尤其是細(xì)搜索過程，能夠察覺l個像素的差別，尤其是復(fù)位時 的細(xì)搜索，總是在當(dāng)前像素點(diǎn)和它的8鄰域點(diǎn)中搜索一個誤差最小的點(diǎn)。
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作一詳細(xì)描述。


圖1為裁判系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)示意圖2為原始幀圖像示意圖3為待復(fù)位幀圖像示意圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例
本實(shí)施例是針對臺球運(yùn)動中當(dāng)前臺球位置需要復(fù)位到前一桿最后位置 (也就是出桿后的臺球位置復(fù)位到出桿前的臺球位置)的要求，運(yùn)用計(jì)算機(jī) 的記憶功能而提出斯諾克臺球的一種基于圖像匹配技術(shù)的臺球復(fù)位方法實(shí)施例，參見圖1、圖2、圖3，該方法基于一個計(jì)算機(jī)輔助裁判系統(tǒng)如圖1所示，
所述系統(tǒng)包括一個攝像頭1 (攝像頭的攝像像素?cái)?shù)大于等于1392X800，本實(shí) 施例攝像頭的攝像像素為1392X816;曝光時間小于等于1/100毫秒，本實(shí) 施例曝光時間為1/100毫秒；采集幀頻大于等于30幀每秒，本實(shí)施例采集幀 頻等于30幀每秒；攝像頭帶有廣角變形校正)、斯諾克臺球桌2 (斯諾克臺 球桌長度L為3569mm、寬度為1778mm)、視頻采集器3以及計(jì)算機(jī)4;所述 攝像頭安裝在天花板5上置于臺球桌臺面中心2-2的上方，距離臺面2800腿 處，攝像頭視角6為65. 5度剛好涵蓋臺球桌臺面，攝像頭上裝有變形校正鏡 頭，攝像頭的視頻輸出連接至視頻采集器，視頻采集器連接至計(jì)算機(jī)；本實(shí) 施例視頻采集器為視頻采集卡插在計(jì)算機(jī)主板的擴(kuò)展槽中，所述計(jì)算機(jī)將攝 像頭攝入的每一桿的臺球坐標(biāo)圖像以連續(xù)幀的方式存儲在寄存器中；基于圖 像匹配技術(shù)的臺球復(fù)位方法是在己知三幅圖像和一組坐標(biāo)的條件下，確定"需 要復(fù)位的臺球"，并判斷"需要復(fù)位的臺球"是否復(fù)位，若沒有復(fù)位則計(jì)算出 坐標(biāo)偏移量。三幅圖像是指原始幀、待復(fù)位幀和當(dāng)前待復(fù)位幀。具體地，原 始幀是指上一桿最后一幀圖像；待復(fù)位幀是用戶指定的發(fā)生在原始幀之后的 任何一幀圖像， 一般為這一桿最后一幀圖像；當(dāng)前待復(fù)位幀是指裁判在復(fù)位 過程中實(shí)時采集的圖像(裁判在復(fù)位過程中裁判員的手會移動臺球)。當(dāng)前待 復(fù)位幀的特點(diǎn)是實(shí)時更新，每個時刻采集一幅當(dāng)前待復(fù)位幀，判斷一次"需 要復(fù)位的臺球"是否復(fù)位。 一組坐標(biāo)是指原始幀中所有在臺球桌面上的臺球 的坐標(biāo)，簡稱原始坐標(biāo)流，其中單個臺球的坐標(biāo)稱為原始坐標(biāo)。"需要復(fù)位的 臺球"全部復(fù)位或者手動結(jié)束復(fù)位標(biāo)志著臺球復(fù)位的結(jié)束。在整個臺球復(fù)位 的過程中，原始幀、待復(fù)位幀以及原始坐標(biāo)流是保持不變的，而當(dāng)前待復(fù)位 幀是實(shí)時變化的。因此基于圖像匹配技術(shù)的臺球復(fù)位方法的步驟包括首先 判斷兩幀圖像是否有臺球發(fā)生位移
a. 輸入兩幀圖像，兩幀圖像分別為原始幀7和待復(fù)位幀8，所述原始幀
為兩次擊打桿第一桿最后一幀圖像，所述待復(fù)位幀為兩次擊打桿第二桿最后
一幀圖像； 、
b. 輸入原始幀中每個臺球在實(shí)際臺面上的坐標(biāo)位置，所述坐標(biāo)位置包括 平面坐標(biāo)位置和像素坐標(biāo)位置；
c. 以原始幀各臺球坐標(biāo)為中心分別定位一個比較圖像9，在待復(fù)位幀中以原始幀各臺球坐標(biāo)為中心分別定位相同尺寸的比較圖像10;所述比較圖像 是邊長小于臺球直徑的正方形圖像，(邊長略小于臺球直徑的正方形)所述正 方形的邊長在90%臺球直徑到98%臺球直徑之間；
d. 原始幀各臺球比較圖像與待復(fù)位幀相同位置比較圖像之間進(jìn)行像素差 別比較，設(shè)定第一閾值、第二閾值和第三閾值，比較中若"兩圖像比較差值"
小于第一閾值則臺球圖像是匹配的，臺球沒有位移；若"兩圖像比較差值" 大于第二閾值則臺球圖像是不匹配的，臺球有位移；若"兩圖像比較差值" 在第一閾值和第二閾值之間則先對兩個比較圖像進(jìn)行像素最大差值比較，再 對"像素最大差值"進(jìn)行中值濾波，得到"濾波后像素最大差值"，最后將"濾 波后平均像素最大差值"與第三閾值比較，若"濾波后平均像素最大差值" 小于第三閾值，則判斷圖像是匹配的臺球沒有位移，否則判斷圖像是不匹配 的臺球有位移；所述兩圖像比較差值是兩幅比較圖像中平均每像素的R (紅 色)G (綠色)B (藍(lán)色)分量的絕對差之和，所述濾波后平均像素最大差值 是兩幅比較圖像中平均每像素的濾波后像素最大差值；
e. 建立標(biāo)記幀在計(jì)算機(jī)顯示屏顯示對待復(fù)位幀中未位移臺球和有位移 臺球分別作出標(biāo)記，并標(biāo)出有位移臺球的原始位置標(biāo)記；(從標(biāo)記幀中可以看 出哪些臺球是靜止的哪些臺球發(fā)生了位移，以及有位移臺球的原始位置)；
所述有位移臺球的復(fù)位步驟是復(fù)位操作是裁判移動臺球至標(biāo)記幀中標(biāo) 記示出的臺球的原始位置，裁判輔助系統(tǒng)通過顯示屏提示裁判朝哪個方向移 動臺球并給出臺球當(dāng)前所處位置距離原始位置的偏移量，其臺球復(fù)位方法進(jìn) 一步的步驟是；
f. 輸入兩幀圖像，兩幀圖像分別為原始幀和當(dāng)前待復(fù)位幀，所述當(dāng)前待 復(fù)位幀是指裁判在復(fù)位過程中實(shí)時采集的圖像；
g. 輸入原始幀中每個臺球在實(shí)際臺面上的坐標(biāo)位置，所述坐標(biāo)位置包括 平面坐標(biāo)位置和像素坐標(biāo)位置；
h. 以原始幀各臺球坐標(biāo)為中心分別定位一個比較圖像，在當(dāng)前待復(fù)位幀 中以原始幀各臺球坐標(biāo)為中心分別定位相同尺寸的比較圖像；
i.將有位移臺球的原始幀比較圖像與當(dāng)前待復(fù)位幀比較圖像進(jìn)行像素 差值比較，若像素差值小于第一設(shè)定閾值則認(rèn)為臺球復(fù)位準(zhǔn)確；否則進(jìn)行圖 像匹配搜索，在有位移臺球的原始位置附近尋找與原始幀比較圖像相匹配的臺球圖像，如果能夠找到，則認(rèn)為這是有位移臺球在原始幀中停留的位置， 輸出一個偏移量顯示有位移臺球的偏差，如果沒有找到，則認(rèn)為有位移臺球 離原始位置較遠(yuǎn)，臺球沒有復(fù)位；提示"相距較遠(yuǎn)"。
所述圖像匹配搜索分為粗搜索和細(xì)搜索，所述粗搜索是在設(shè)定的搜索范 圍內(nèi)按照搜索步長搜索，確定待匹配圖像的大致位置；所述細(xì)搜索是以個 像素為步長進(jìn)行搜索，確定待匹配圖像的精確位置。
在臺球復(fù)位過程中，可能有多個沒有復(fù)位的"需要復(fù)位的臺球"，對于每 一個沒有復(fù)位的"需要復(fù)位的臺球"，采用全搜索的方式計(jì)算其坐標(biāo)偏移量
設(shè)定一個搜索范圍，以這個臺球的原始圖像坐標(biāo)為中心，在當(dāng)前待復(fù)位 幀中確定一個搜索區(qū)域；
設(shè)定一個搜索步長，讓一個大小與原始幀比較圖像相同的窗口子圖像按 照搜索步長在搜索區(qū)域內(nèi)滑動，窗口子圖像每停留在一處得到一個窗口比較 圖像；
粗搜索
將搜索區(qū)域內(nèi)所有的窗口比較圖像與原始幀比較圖像依次進(jìn)行圖像匹 配，從中找出一個匹配程度最高的窗口比較圖像；圖像匹配的方式是將原始 幀比較圖像和窗口比較圖像進(jìn)行像素最大差別比較，對像素最大差別進(jìn)行中 值濾波，計(jì)算出濾波后平均像素最大差別。 一個窗口比較圖像對應(yīng)一個濾波 后平均像素最大差別，濾波后平均像素最大差別的最小值對應(yīng)的窗口比較圖 像被確定為匹配程度最高的窗口比較圖像，稱為粗搜索窗口比較圖像。
細(xì)搜索
在當(dāng)前待復(fù)位幀中，由粗搜索窗口比較圖像的中心點(diǎn)可以確定其相鄰的 8個點(diǎn)，稱為8鄰域點(diǎn)，以8鄰域點(diǎn)為中心，可以確定出8個鄰域窗口比較 圖像；將這8個鄰域窗口比較圖像以及粗搜索窗口比較圖像與原始幀比較圖 像一一進(jìn)行圖像匹配，從中找出一個匹配程度最高的窗口比較圖像；9個窗 口比較圖像對應(yīng)9個平均的濾波后像素最大差別，這9個值中的最小值稱為 全搜索最小誤差，全搜索最小誤差對應(yīng)的窗口比較圖像稱為細(xì)搜索窗口比較 圖像。
設(shè)定第四閾值，若全搜索最小誤差小于第四閾值，則判斷細(xì)搜索窗口比 較圖像與原始幀比較圖像是匹配的，否則判斷二者是不匹配的；若細(xì)搜索窗口比較圖像與原始幀比較圖像是匹配的，則計(jì)算出這個臺球的坐標(biāo)偏移量 用細(xì)搜索窗口比較圖像的中心點(diǎn)坐標(biāo)減去這個臺球的原始坐標(biāo)；否則輸出-個特定的偏移量表明這個臺球沒有復(fù)位，而且在"當(dāng)前待復(fù)位幀"中所處的 位置在搜索范圍之外，因距離較遠(yuǎn)，故不給出具體的坐標(biāo)偏移量。
本實(shí)施例中，所述搜索區(qū)域?qū)τ诩t球是一個28X28像素的圖像方塊，對
于其他顏色球是一個60X60像素的圖像方塊；所述搜索步長為2個像素，所
述第四閾值有3個數(shù)值，綠球、棕球、蘭球和黑球的第四閾值為19;白球的
第四閾值為50;黃球、粉球和紅球的第四閾值為30。
如果存在一個或一個以上需要復(fù)位的臺球，那么裁判員需要移動臺球使 其復(fù)位。在整個臺球復(fù)位的過程中，實(shí)時采集來的"當(dāng)前待復(fù)位幀"并不直 接顯示給裁判和觀眾看，而是在"當(dāng)前待復(fù)位幀"中對需要復(fù)位的臺球作一 個標(biāo)記，使裁判和觀眾一眼就能區(qū)別出哪些是可以移動的需要復(fù)位的臺球， 哪些是不可以移動的不需要復(fù)位的臺球。除此之外，"當(dāng)前待復(fù)位幀"還要畫 上另一種標(biāo)記，用來標(biāo)記每一個需要復(fù)位的臺球的原始位置。原始位置，是 指需要復(fù)位的臺球的原始坐標(biāo)所指示的位置。畫上上述兩種標(biāo)記的"當(dāng)前待 復(fù)位幀"稱為標(biāo)記幀，將標(biāo)記幀顯示在屏幕上，需要復(fù)位的臺球及其應(yīng)3放 回的位置便一目了然。
本實(shí)施例用小于臺球面積的灰色方塊區(qū)別需要復(fù)位的臺球和不需要復(fù)位 的臺球，凡是不需要復(fù)位的臺球，在其原始坐標(biāo)處標(biāo)記有灰色方塊，凡是標(biāo) 記幀中沒有灰色方塊覆蓋的臺球都是需要復(fù)位的臺球。本實(shí)施例用一個彩色 的圓圈標(biāo)記每個需要復(fù)位臺球的原始位置，圓圈的顏色與需要復(fù)位臺球的顏 色相同。
對于已經(jīng)復(fù)位的"需要復(fù)位的臺球"，修改這個臺球在標(biāo)記幀中的標(biāo)記， 如某個需要復(fù)位的臺球在某一時刻已經(jīng)復(fù)位，那么這一時刻實(shí)時采集來的"當(dāng) 前待復(fù)位幀"應(yīng)當(dāng)對這個臺球畫上不需要復(fù)位臺球的標(biāo)記，并從原始坐標(biāo)流 中刪除它的原始坐標(biāo)，不再標(biāo)記其原始位置。
本實(shí)施例中，對于己經(jīng)復(fù)位的"需要復(fù)位的臺球"，在標(biāo)記幀中用面積小 于該臺球的灰色方塊覆蓋這個臺球，并從原始坐標(biāo)流中刪除它的原始坐標(biāo)， 也不再標(biāo)記其原始位置處的彩色圓圈。
本實(shí)施例所述第一閾值為20，所述第二閾值為50，所述第三閾值為13或17，其中粉球的第三閾值為17，其他顏色球的第三閾值為13;所述像素 差是指每像素的R (紅色)G (綠色)B (藍(lán)色)分量的絕對差之和，如公式
(1) 所示
<formula>formula see original document page 12</formula>
所述比較圖像是20像素x20像素的正方形像素圖像。 所述比較圖像像素差是指比較圖像的像素的rgb分量的絕對差之和，如公式
(2) 所示
<formula>formula see original document page 12</formula>
其中FO表示原始幀比較圖像，F(xiàn)l表示待復(fù)位幀比較圖像，20x20為比較圖 像面積像素?cái)?shù)，F(xiàn)O[/][y']J 表示圖像FO的第i行第j列像素的紅色分量； 本實(shí)施例所述像素最大差是取每像素r分量絕對差、g分量絕對差和b分量
絕對差的最大值，記作&沖]m，如公式(3)所示
<formula>formula see original document page 12</formula>
鄰(3) 本實(shí)施例所述中值濾波，采用的是3X3的十字窗口，濾波后像素最大差別記 作i^'[/][刀，如公式(4)所示
<formula>formula see original document page 12</formula>
本實(shí)施例所述濾波后平均像素最大差別，是平均每個像素的濾波后像素最大 差別，如公式(5)所示
<formula>formula see original document page 12</formula>
上述實(shí)施例中由于攝像頭的攝像像素為1392X816，所述攝像頭安裝在 臺球桌臺面中心上方距離臺面2800誦處，斯諾克臺球桌長度L為3569mm、 寬度為1778mm，攝像頭視角6為65. 5度，根據(jù)公式S = {hX tan( 0/2) } X2/2a確定X軸方向的空間分辨率(象素大小尺寸)，單位為毫米每像素， (公式中h:2800訓(xùn)是鏡頭到臺面的高度距離，0=65.5度是鏡頭視角， 2a=1392像素為臺球桌面X軸方向像素總數(shù))。
權(quán)利要求
1.基于圖像匹配技術(shù)的臺球復(fù)位方法，該方法是在一個計(jì)算機(jī)輔助裁判系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，所述系統(tǒng)包括攝像頭、斯諾克臺球桌、視頻采集器以及計(jì)算機(jī)；所述攝像頭安裝設(shè)置于臺球桌臺面中心的上方，攝像頭視角涵蓋斯諾克臺球桌臺面，攝像頭上裝有變形校正鏡頭，攝像頭的視頻輸出連接至視頻采集器，視頻采集器連接至計(jì)算機(jī)，所述計(jì)算機(jī)將攝像頭攝入的每一桿臺球坐標(biāo)圖像以連續(xù)幀的方式存儲在寄存器中；其基于圖像匹配技術(shù)的臺球復(fù)位方法的步驟包括判斷臺球是否有位移的步驟和有位移臺球的復(fù)位步驟；所述判斷臺球是否有位移的步驟是a.輸入兩幀圖像，兩幀圖像分別為原始幀和待復(fù)位幀，所述原始幀為兩次擊打桿第一桿最后一幀圖像，所述待復(fù)位幀為兩次擊打桿第二桿最后一幀圖像；b.輸入原始幀中每個臺球在實(shí)際臺面上的坐標(biāo)位置，所述坐標(biāo)位置包括平面坐標(biāo)位置和像素坐標(biāo)位置；c.以原始幀各臺球坐標(biāo)為中心分別定位一個比較圖像，在待復(fù)位幀中以原始幀各臺球坐標(biāo)為中心分別定位相同尺寸的比較圖像；d.原始幀各臺球比較圖像與待復(fù)位幀相同位置比較圖像之間進(jìn)行像素差別比較，設(shè)定第一閾值、第二閾值和第三閾值，比較中若“兩圖像比較差值”小于第一閾值則臺球圖像是匹配的，臺球沒有位移；若“兩圖像比較差值”大于第二閾值則臺球圖像是不匹配的，臺球有位移；若“兩圖像比較差值”在第一閾值和第二閾值之間則先對兩個比較圖像進(jìn)行像素最大差值比較，再對“像素最大差值”進(jìn)行中值濾波，得到“濾波后像素最大差值”，最后將“濾波后平均像素最大差值”與第三閾值比較，若“濾波后平均像素最大差值”小于第三閾值，則判斷圖像是匹配的臺球沒有位移，否則判斷圖像是不匹配的臺球有位移；e.建立標(biāo)記幀在計(jì)算機(jī)顯示屏顯示對待復(fù)位幀中未位移臺球和有位移臺球分別作出標(biāo)記，并標(biāo)出有位移臺球的原始位置標(biāo)記；所述有位移臺球的復(fù)位步驟是復(fù)位操作是裁判移動臺球至標(biāo)記幀中標(biāo)記示出的臺球的原始位置，裁判輔助系統(tǒng)通過顯示屏提示裁判朝哪個方向移動臺球并給出臺球當(dāng)前所處位置距離原始位置的偏移量，其臺球復(fù)位方法進(jìn)一步的步驟是；f.輸入兩幀圖像，兩幀圖像分別為原始幀和當(dāng)前待復(fù)位幀，所述當(dāng)前待復(fù)位幀是指裁判在復(fù)位過程中實(shí)時采集的圖像；g.輸入原始幀中每個臺球在實(shí)際臺面上的坐標(biāo)位置，所述坐標(biāo)位置包括平面坐標(biāo)位置和像素坐標(biāo)位置；h.以原始幀各臺球坐標(biāo)為中心分別定位一個比較圖像，在當(dāng)前待復(fù)位幀中以原始幀各臺球坐標(biāo)為中心分別定位相同尺寸的比較圖像；i.將有位移臺球的原始幀比較圖像與當(dāng)前待復(fù)位幀比較圖像進(jìn)行像素差值比較，若像素差值小于第一設(shè)定閾值則認(rèn)為臺球復(fù)位準(zhǔn)確；否則進(jìn)行圖像匹配搜索，在有位移臺球的原始位置附近尋找與原始幀比較圖像相匹配的臺球圖像，如果能夠找到，則認(rèn)為這是有位移臺球在原始幀中停留的位置，輸出一個偏移量顯示有位移臺球的偏差，如果沒有找到，則認(rèn)為有位移臺球離原始位置較遠(yuǎn)，臺球沒有復(fù)位。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述基于圖像匹配技術(shù)的臺球復(fù)位方法，其特征在 于，所述比較圖像是邊長小于臺球直徑的正方形圖像。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述基于圖像匹配技術(shù)的臺球復(fù)位方法，其特征在于，所述正方形的邊長在90%臺球直徑到98%臺球直徑之間。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述基于圖像匹配技術(shù)的臺球復(fù)位方法，其特征在 于，所述第一閾值為20，所述第二閾值為50，所述第三閾值為18或13。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述基于圖像匹配技術(shù)的臺球復(fù)位方法，其特征在 于，所述兩圖像比較差值是兩幅比較圖像中平均每像素的紅色R、綠色G、 藍(lán)色B分量的絕對差之和。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述基于圖像匹配技術(shù)的臺球復(fù)位方法，其特征在 于，所述濾波后平均像素最大差值是兩幅比較圖像中平均每像素的濾波后 像素最大差值。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述基于圖像匹配技術(shù)的臺球復(fù)位方法，其特征在 于，所述圖像匹配搜索分為粗搜索和細(xì)搜索，所述粗搜索是在設(shè)定的搜索 范圍內(nèi)按照搜索步長搜索，確定待匹配圖像的大致位置；所述細(xì)搜索是以 一個像素為步長進(jìn)行搜索，確定待匹配圖像的精確位置。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述基于圖像匹配技術(shù)的臺球復(fù)位方法，其特征在于，所述中值濾波采用的是3X3的十字窗口。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述基于圖像匹配技術(shù)的臺球復(fù)位方法，其特征在 于，所述采集幀頻等于30幀每秒。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述基于圖像匹配技術(shù)的臺球復(fù)位方法，其特征在 于，所述攝像頭安裝在天花板上置于臺球桌臺面中心的上方，距離臺面 2800mm處。
全文摘要
本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)臺球輔助裁判系統(tǒng)中的一種基于圖像匹配技術(shù)的臺球復(fù)位方法。該方法是在一個計(jì)算機(jī)輔助裁判系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)，所述系統(tǒng)包括攝像頭、斯諾克臺球桌、視頻采集器以及計(jì)算機(jī)；所述攝像頭安裝設(shè)置于臺球桌臺面中心的上方，該方法包括判斷臺球是否有位移的步驟和有位移臺球的復(fù)位步驟；本發(fā)明的有益效果是1.具有記憶功能，存儲臺球比賽中采集到的每一幀圖像，可以重現(xiàn)比賽當(dāng)中的任何一幀畫面；2.復(fù)位判斷運(yùn)行速度快，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時指導(dǎo)復(fù)位；3.復(fù)位精度高，圖像匹配時直接對像素進(jìn)行比較，因此對圖像的微小變化十分敏感，在細(xì)搜索過程，能夠察覺1個像素的差別，尤其是復(fù)位時的細(xì)搜索，總是在當(dāng)前像素點(diǎn)和它的8鄰域點(diǎn)中搜索一個誤差最小的點(diǎn)。
文檔編號A63D15/00GK101537251SQ20091008244
公開日2009年9月23日 申請日期2009年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月17日
發(fā)明者超 劉, 錚 劉, 劉憲章, 毋立芳, 玲 涂, 偉 申 申請人:錚 劉