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，足球，棒球，曲棍球，乒乓球等球類比賽領(lǐng)域)。這種界外球檢測系統(tǒng)的使用會(huì)使裁判或觀眾從數(shù)字上更及時(shí)更準(zhǔn)確地瞬間判斷出球類比賽中的球究竟是否落到界外，包括發(fā)球時(shí)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(duì)界外球的判罰，主要賴于其視覺，但是對(duì)某些球的判罰有時(shí)不準(zhǔn)確，尤其是界外球的判罰，時(shí)常導(dǎo)致爭議，甚至有的運(yùn)動(dòng)員因此退出比賽。根據(jù)球類比賽種類的不同，界外球分為兩種判罰規(guī)則，一種是看比賽用球落地時(shí)是否壓線，是看球與邊線是否有接觸，另一種是看球的整體位置，是看球心點(diǎn)與邊線的相互位置。而錄像慢鏡頭回放和處理是不允許用來作為判罰標(biāo)準(zhǔn)的，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判罰的問題，本發(fā)明提供了一種先進(jìn)的界外球數(shù)字檢測系統(tǒng)。本發(fā)明是由光學(xué)三維運(yùn)動(dòng)實(shí)時(shí)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(yùn)動(dòng)員進(jìn)行正常比賽，運(yùn)動(dòng)員的身體干擾也不太影響本系統(tǒng)的檢測結(jié)果，且在比賽用球(1)落地的瞬間報(bào)警，并顯示出界外球的坐標(biāo)數(shù)字，極大地提高了球類比賽中界外球判罰的科學(xué)性和公平性，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(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。附圖是本發(fā)明的側(cè)視圖。先對(duì)圖中的編號(hào)進(jìn)行對(duì)照說明1.比賽用球，2.光學(xué)三維運(yùn)動(dòng)實(shí)時(shí)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(yùn)動(dòng)實(shí)時(shí)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)。當(dāng)比賽用球(1)在已定標(biāo)的場地空間運(yùn)動(dòng)時(shí)，球(1)的實(shí)時(shí)空間位置和圖形信息實(shí)時(shí)地不斷地被光學(xué)三維運(yùn)動(dòng)實(shí)時(shí)跟蹤捕捉設(shè)備(2)跟蹤捕捉，并經(jīng)過其及時(shí)的數(shù)學(xué)和圖形處理后，把得到的球心的三維坐標(biāo)(X，Y，Z)(注意是經(jīng)過處理后的球的中心點(diǎn)的坐標(biāo))和圖形信息傳輸至數(shù)據(jù)信息處理系統(tǒng)(3)進(jìn)行綜合處理。如果運(yùn)動(dòng)中的比賽用球(1)落地，其三維坐標(biāo)(X，Y，Z)和圖形信息經(jīng)過數(shù)據(jù)信息處理系統(tǒng)(3)的數(shù)學(xué)和圖形處理后，并經(jīng)其比較判斷，由數(shù)字顯示和聲音警示發(fā)光警示設(shè)備(4)實(shí)時(shí)地報(bào)警，并顯示出比賽用球(1)出界位置的坐標(biāo)數(shù)字。
5.具體實(shí)施方式
本發(fā)明是通過如下方式實(shí)施的首先，要對(duì)光學(xué)三維運(yùn)動(dòng)實(shí)時(shí)跟蹤捕捉設(shè)備(2)的各參數(shù)進(jìn)行校準(zhǔn)和比賽場地(5)空間區(qū)域進(jìn)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(gè)技術(shù)人員協(xié)作進(jìn)行。光學(xué)三維運(yùn)動(dòng)實(shí)時(shí)跟蹤捕捉設(shè)備(2)最好采用高速度高靈敏度的跟蹤捕捉設(shè)備，它安裝在球場外的空間，不得干擾比賽的正常進(jìn)行，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(yùn)動(dòng)實(shí)時(shí)跟蹤捕捉設(shè)備(2)可以采用紅外跟蹤(紅外跟蹤需對(duì)球進(jìn)行紅外材料均勻噴涂處理或其它方式的處理)，也可以采用其它光學(xué)跟蹤。比賽開始后，光學(xué)三維運(yùn)動(dòng)實(shí)時(shí)跟蹤捕捉設(shè)備(2)對(duì)比賽用球(1)不間斷地跟蹤捕捉，實(shí)時(shí)地計(jì)算得出其球心坐標(biāo)和圖形信息，并將球(1)的球心點(diǎn)不斷變化的三維坐標(biāo)序列(X，Y，Z)和圖形信息迅速地傳輸?shù)綌?shù)據(jù)信息處理系統(tǒng)(3)。當(dāng)球(1)落地，其大小和形狀將發(fā)生瞬間改變(變?yōu)榍蝮w或橢球體)，其球心三維坐標(biāo)中的Z值為某個(gè)最低最小值(這個(gè)值不是固定值，其大小與比賽中球產(chǎn)生的形變大小有關(guān))，同時(shí)在賽場上產(chǎn)生一個(gè)圓形或橢圓形的觸壓點(diǎn)，通常肉眼難以看清。數(shù)據(jù)信息處理系統(tǒng)(3)將根據(jù)球心的坐標(biāo)，球的半徑大小，球的形狀等進(jìn)行數(shù)學(xué)計(jì)算和圖形處理等并比較判斷，計(jì)算出這個(gè)觸壓點(diǎn)的形狀大小和坐標(biāo)方程(注意接觸點(diǎn)是個(gè)圓形或橢圓形的點(diǎn)，是有一定面積大小的)，尤其是能計(jì)算出這個(gè)圓形或橢圓形上的點(diǎn)距離整個(gè)球場中心點(diǎn)最近的點(diǎn)的坐標(biāo)，并與出界范圍大小標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行數(shù)學(xué)比較，判斷出球是否觸壓到了邊線，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)傳出出界警示聲音或發(fā)出警示光，并顯示出這個(gè)圓形或橢圓形上的點(diǎn)距離整個(gè)球場中心點(diǎn)最近的點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)字。上述這種數(shù)據(jù)信息處理方式適用于壓線球的界外判罰規(guī)則。而在另外一種界外球的判罰規(guī)則中(即看球是否整體出界，比較落地時(shí)的球中心點(diǎn)與邊線的相互位置)，當(dāng)用球(1)落地瞬間，數(shù)字信息處理系統(tǒng)(3)將會(huì)根據(jù)由光學(xué)三維運(yùn)動(dòng)實(shí)時(shí)跟蹤捕捉設(shè)備(2)跟蹤捕捉并處理而成的球心坐標(biāo)(X，Y，Z)進(jìn)行簡單的數(shù)學(xué)比較，此時(shí)Z為某個(gè)最低最小值，把X和Y與出界范圍大小標(biāo)準(zhǔn)值比較即可決定是否報(bào)警輸出。在實(shí)際應(yīng)用中，考慮到有的球類的比賽場(5)空間太大，可把比賽場地(5)分成幾個(gè)區(qū)域進(jìn)行跟蹤，例如在邊線附近的幾個(gè)區(qū)域?qū)Ρ荣愑们?1)進(jìn)行跟蹤捕捉。
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(huì)使裁判或觀眾從數(shù)字上更容易更準(zhǔn)確地瞬間判斷出一個(gè)球是否出界，包括發(fā)球時(shí)球是否出界。其特征是本系統(tǒng)由光學(xué)三維運(yùn)動(dòng)實(shí)時(shí)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)過紅外噴涂或其他方式的處理)在已定標(biāo)的場地空間運(yùn)動(dòng)時(shí)，光學(xué)三維運(yùn)動(dòng)實(shí)時(shí)跟蹤捕捉設(shè)備將捕捉到的球的圖形信息和球心的三維坐標(biāo)信息(注意該三維坐標(biāo)信息是經(jīng)過處理的球的中心點(diǎn)的坐標(biāo))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(jì)算，圖形處理等處理方式后并比較判斷，決定是否報(bào)警。當(dāng)比賽用球落地，球會(huì)在落地的瞬間發(fā)生大小和形狀的改變(變?yōu)榍蝮w或橢球體)，同時(shí)球在比賽場地留下的是個(gè)圓形或橢圓形的點(diǎn)(不是數(shù)學(xué)上的點(diǎn)，球與球場碰撞接觸點(diǎn)是個(gè)圓形或橢圓形的圖形痕跡)，此時(shí)球心的三維坐標(biāo)(X，Y，Z)中的Z值為某個(gè)最低最小值(這個(gè)值小于或等于球的半徑，也不是固定值，其坐標(biāo)大小與比賽中球的形變有關(guān)，與運(yùn)動(dòng)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)將根據(jù)球心的坐標(biāo)，球的半徑大小，球的形狀等進(jìn)行數(shù)學(xué)計(jì)算和圖形處理等并比較判斷，能計(jì)算出圓形或橢圓形接觸點(diǎn)的大小形狀及坐標(biāo)方程，(注意接觸點(diǎn)是個(gè)圓形或橢圓形的點(diǎn)，是個(gè)有一定面積大小的圓圈)，尤其是能計(jì)算出這個(gè)圓形或橢圓形上的點(diǎn)離整個(gè)球場中心點(diǎn)最近的點(diǎn)的坐標(biāo)，并與出界范圍大小標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較(這個(gè)出界范圍大小標(biāo)準(zhǔn)值中的X和Y取決于比賽場地的面積大小，可能需要經(jīng)過相關(guān)球類國際比賽組織的批準(zhǔn))，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或橢圓上的點(diǎn)距離比賽場中心點(diǎn)最近的點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)字。上述這種數(shù)據(jù)信息處理方式適用于壓線球的界外判罰。而在另外一種界外球的判罰規(guī)則中(即看球是否整體出界，比較球落地時(shí)的球心與邊線的相互位置關(guān)系)，當(dāng)用球落地瞬間，數(shù)字信息處理系統(tǒng)將會(huì)根據(jù)由光學(xué)三維運(yùn)動(dòng)實(shí)時(shí)跟蹤捕捉設(shè)備跟蹤捕捉并處理而成的球心坐標(biāo)(X，Y，Z)進(jìn)行簡單的數(shù)學(xué)比較，此時(shí)Z為某個(gè)最低最小值，把X和Y與出界范圍大小標(biāo)準(zhǔn)值比較即可決定是否報(bào)警輸出。
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(yùn)動(dòng)實(shí)時(shí)跟蹤捕捉設(shè)備用來進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤捕捉比賽用球的運(yùn)動(dòng)軌跡，球的圖形信息及球心三維坐標(biāo)，并進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理，包括球落地時(shí)對(duì)其球心Z坐標(biāo)值是否達(dá)到最低最小值的跟蹤捕捉。
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)是用來對(duì)由光學(xué)三維運(yùn)動(dòng)實(shí)時(shí)跟蹤捕捉設(shè)備跟蹤捕捉并處理而成的球心坐標(biāo)(X，Y，Z)及圖形信息等等進(jìn)行處理和判斷，與出界范圍大小標(biāo)準(zhǔn)值比較，決定是否報(bào)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，并顯示出球出界的坐標(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(yùn)動(dòng)實(shí)時(shí)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(yùn)動(dòng)時(shí)，其空間位置圖形信息被光學(xué)三維運(yùn)動(dòng)實(shí)時(shí)跟蹤捕捉設(shè)備(2)實(shí)時(shí)地不間斷地捕捉到，并由其計(jì)算處理得出球心的三維坐標(biāo)(X，Y，Z)及圖形信息。當(dāng)球在某個(gè)位置點(diǎn)出界，球的三維坐標(biāo)和圖形信息經(jīng)數(shù)據(jù)信息處理系統(tǒng)(3)處理并比較判斷后，由數(shù)字顯示和聲音警示發(fā)光警示設(shè)備(4)瞬間發(fā)出出界報(bào)警，并顯示界外球的坐標(biāo)數(shù)字。
文檔編號(hào)A63B71/06GK1824352SQ20051005400
公開日2006年8月30日 申請(qǐng)日期2005年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月27日
發(fā)明者趙健 申請(qǐng)人:趙健