專利名稱：球類比賽中界外球的數(shù)字檢測系統(tǒng)的制作方法
1.技術(shù)領(lǐng)域 本發(fā)明涉及一種球類比賽中界外球的數(shù)字檢測系統(tǒng)(可用于網(wǎng)球，羽毛球，排球等球類比賽領(lǐng)域)。這種界外球檢測系統(tǒng)的使用會使裁判或觀眾從數(shù)字上更及時更準(zhǔn)確地判斷出球類比賽中的球究竟是否壓線，是否落到界外，包括發(fā)球時的球是否落于界外。
2.背景技術(shù) 目前，在體育比賽中，裁判員對界外球的判罰，主要依賴于其視覺，但是對某些球的判罰有時不準(zhǔn)確，尤其是界外球的判罰。界外球一般分為兩種，一種是看球的整體位置，是看球心與邊線的相互位置，另一種是看球是否壓線，是看球與邊線的是否有接觸。而關(guān)于壓線球落點的判斷，時常導(dǎo)致爭議，因為球的壓點(其實是個圓形的點)究竟是否與邊線有接觸，在球速又那么快的今天，從視覺上確實很難斷定。而到目前為止，球類比賽中還沒有真正意義上的這種界外球檢測系統(tǒng)。
3.
發(fā)明內(nèi)容
為了克服上面所述界外球(球是否壓線)的問題，本發(fā)明提供了一種先進的界外球數(shù)字檢測系統(tǒng)，可用于諸多球類比賽中。本發(fā)明是由光學(xué)三維運動實時跟蹤捕捉系統(tǒng)(2)，數(shù)據(jù)信息處理系統(tǒng)(3)，數(shù)字顯示和聲音警示發(fā)光警示設(shè)備(4)等組成。本發(fā)明既不影響運動員進行正常比賽，運動員的身體干擾也不太影響本系統(tǒng)的檢測結(jié)果，且顯示出了界外球的坐標(biāo)數(shù)字，極大地提高了球類比賽中界外球(壓線球)判罰的準(zhǔn)確性和科學(xué)性，最大限度地革新了該領(lǐng)域多年以來的無奈狀況。
4.


以下結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步說明。附圖是本發(fā)明的側(cè)視圖。先對圖中的編號進行對照說明1.比賽用球，2.光學(xué)三維運動實時跟蹤捕捉設(shè)備，3.數(shù)據(jù)信息處理系統(tǒng)，4.數(shù)字顯示和聲音警示發(fā)光警示設(shè)備，5.比賽場。見圖，比賽場(5)內(nèi)的是比賽用球(1)，比賽場(5)外安放的是光學(xué)三維運動實時跟蹤捕捉設(shè)備(2)，數(shù)據(jù)信息處理系統(tǒng)(3)，數(shù)字顯示和聲音警示發(fā)光警示設(shè)備(4)。比賽中，當(dāng)比賽用球(1)在已定標(biāo)的場地空間運動時，球的瞬間空間位置信息實時地不斷地被光學(xué)三維運動實時跟蹤捕捉設(shè)備(2)跟蹤捕捉，并經(jīng)過其及時處理后，將得到球的中心點的三維坐標(biāo)(X，Y，Z)傳輸至數(shù)據(jù)信息處理系統(tǒng)(3)進行綜合處理。如果運動中的比賽用球在比賽場的邊線位置突然出界(沒有壓上線)，其球心的的三維坐標(biāo)(X，Y，Z)經(jīng)過數(shù)據(jù)信息處理系統(tǒng)(3)的處理計算后，得到球觸壓點的直徑和面積(觸壓點是個圓)，經(jīng)比較判斷后由數(shù)字顯示和聲音警示發(fā)光警示設(shè)備(4)實時地傳出球出界的警示聲音或發(fā)出警示光，并顯示出球所觸壓的圓形點上與球場邊線最近的點的坐標(biāo)數(shù)字。
5.具體實施方式
本發(fā)明是通過如下方式實施的首先，要對光學(xué)三維運動實時跟蹤捕捉設(shè)備(2)的各參數(shù)進行校準(zhǔn)和比賽場地(5)空間區(qū)域進行嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的空間框架位置定標(biāo)等賽前準(zhǔn)備工作，這些工作需要多個技術(shù)人員協(xié)作進行。光學(xué)三維運動實時跟蹤捕捉設(shè)備(2)安放在球場外空間，數(shù)字顯示和聲音警示發(fā)光警示設(shè)備(4)安裝在裁判或觀眾容易看到聽到的地方即可，數(shù)據(jù)信息處理系統(tǒng)(3)置于數(shù)字顯示和聲音警示發(fā)光警示設(shè)備(4)旁邊。光學(xué)三維運動實時跟蹤捕捉設(shè)備(2)可以采用紅外跟蹤，也可以采用其它光學(xué)跟蹤。比賽開始后，光學(xué)三維運動實時跟蹤捕捉設(shè)備(2)對比賽用球(1)不間斷地跟蹤，捕捉其坐標(biāo)。并將把比賽用球(1)球心點的不斷變化的三維坐標(biāo)序列(X，Y，Z)迅速地傳輸?shù)綌?shù)據(jù)信息處理系統(tǒng)(3)。當(dāng)比賽用球落地，其球心三維坐標(biāo)中的Z值為某個最低最小值(這個值不是固定值，其大小與比賽中球的形變大小有關(guān)，與運動員擊球的力量大小和擊球高度有關(guān))，同時在賽場上產(chǎn)生一個圓圓的觸壓點，通常肉眼看不清。數(shù)據(jù)信息處理系統(tǒng)(3)將根據(jù)球心的坐標(biāo)及球的半徑大小進行數(shù)學(xué)計算和比較判斷，計算出圓形接觸點的直徑和面積大小，(注意接觸點是個圓形的點，是個有一定面積大小的圓圈)，尤其是計算出這個圓形接觸圓圈與邊界線兩側(cè)的垂直距離并進行數(shù)學(xué)比較，判斷出球是否觸壓到了邊線，是否處于界外，最后決定是否由數(shù)字顯示和聲音警示發(fā)光警示設(shè)備(4)傳出警示聲音或發(fā)出警示光，或顯示出球所觸壓的圓形點上與球場邊線最近的點的坐標(biāo)數(shù)字。本數(shù)字檢測系統(tǒng)的實時性決定了從球出界始到系統(tǒng)發(fā)出警示并顯示其坐標(biāo)數(shù)字的整個過程只有短短的瞬間，非常符合國際球類比賽中瞬間判罰的慣例。
權(quán)利要求
1.本發(fā)明涉及一種球類比賽中界外球的數(shù)字檢測系統(tǒng)(用于網(wǎng)球，羽毛球，排球等球類比賽領(lǐng)域)。這種界外球檢測系統(tǒng)的使用會使裁判或觀眾從數(shù)字上更容易更準(zhǔn)確地判斷出一個球是否壓線，是否是界外球，包括發(fā)球時球是否壓線。其特征是本系統(tǒng)由光學(xué)三維運動實時跟蹤捕捉設(shè)備，數(shù)據(jù)信息處理系統(tǒng)，數(shù)字顯示和聲音警示發(fā)光警示設(shè)備等組成，比賽中，當(dāng)比賽用球(最好經(jīng)過處理)在已定標(biāo)的場地空間運動時，光學(xué)三維運動實時跟蹤捕捉設(shè)備將捕捉到的球心的坐標(biāo)信息傳輸?shù)綌?shù)據(jù)信息處理系統(tǒng)，數(shù)據(jù)信息處理系統(tǒng)經(jīng)數(shù)學(xué)計算和比較判斷后，決定是否報警。當(dāng)比賽用球落地，其球心的三維坐標(biāo)(X，Y，Z)中的Z值為某個最低最小值(這個值小于球的半徑，也不是固定值，其大小與比賽中球的形變大小有關(guān)，與運動員擊球的力量大小和擊球高度有關(guān))。數(shù)據(jù)信息處理系統(tǒng)(3)將根據(jù)球心的坐標(biāo)及球的半徑大小進行數(shù)學(xué)計算和比較判斷，計算出圓形接觸點的直徑和面積大小，(注意接觸點是個圓形的點，是個有一定面積大小的圓圈，假如場地平面的坐標(biāo)高度值Z為0的話，此時該圓圈的圓心坐標(biāo)應(yīng)為X，Y，0，)，尤其是能計算出這個圓形接觸圓圈與邊界線兩側(cè)的垂直距離并進行數(shù)學(xué)比較，判斷出球是否觸壓到了邊線，是否處于界外，最后由數(shù)字顯示和聲音警示發(fā)光警示設(shè)備(4)決定是否傳出球出界的警示聲音或發(fā)出警示光，并顯示出因球觸壓場地所形成的圓形的圓上，距離邊線最近的點的坐標(biāo)數(shù)字。
2.根據(jù)權(quán)利1所述的球類比賽中界外球的數(shù)字檢測系統(tǒng)，其特征是其光學(xué)三維運動實時跟蹤捕捉設(shè)備用來進行實時跟蹤捕捉比賽用球的運動軌跡，及三維坐標(biāo)的實時數(shù)據(jù)處理，包括球落地時對其球心Z坐標(biāo)值是否達到最低最小值的判斷處理等。
3根據(jù)權(quán)利1所述的球類比賽中界外球的數(shù)字檢測系統(tǒng)，其特征是其數(shù)據(jù)信息處理系統(tǒng)是用來計算球落點的直徑和面積，并進行綜合比較判斷，決定是否報警輸出。
4.根據(jù)權(quán)利1所述的球類比賽中界外球的數(shù)字檢測系統(tǒng)，其特征是其數(shù)字顯示和聲音警示發(fā)光警示設(shè)備用來傳出球出界的警示聲音或發(fā)出警示光，并顯示出球觸壓位置(為圓形點)離邊線最近的那個點的坐標(biāo)數(shù)字。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種球類比賽中界外球的數(shù)字檢測系統(tǒng)。其特征是本系統(tǒng)光學(xué)三維運動實時跟蹤捕捉設(shè)備(2)，數(shù)據(jù)信息處理系統(tǒng)(3)，數(shù)字顯示和聲音警示發(fā)光警示設(shè)備(4)等組成。當(dāng)比賽用球(1)在比賽場(5)運動時，其空間位置被光學(xué)三維運動實時跟蹤捕捉設(shè)備(2)實時地不間斷地捕捉到，并由其計算處理出球心的三維坐標(biāo)(X，Y，Z)。當(dāng)球在某個位置點沒有壓線而出界時，球的三維坐標(biāo)經(jīng)由數(shù)據(jù)信息處理系統(tǒng)(3)計算并比較判斷處理后，由數(shù)字顯示和聲音警示發(fā)光警示設(shè)備(4)發(fā)出警示聲音或發(fā)出警示光，并顯示因球觸壓所形成的圓形的圓上，距離邊線最近的那個微小點的坐標(biāo)數(shù)字。
文檔編號A63B71/06GK1765442SQ20051000654
公開日2006年5月3日 申請日期2005年2月3日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月28日
發(fā)明者趙健 申請人:趙健