專利名稱：基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的臺(tái)球自動(dòng)計(jì)分系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及臺(tái)球娛樂或比賽活動(dòng)中的分?jǐn)?shù)統(tǒng)計(jì)和顯示。
背景技術(shù)：
臺(tái)球運(yùn)動(dòng)十分普及，參與者最多的是英式臺(tái)球和美式臺(tái)球，由于計(jì)分方法及臺(tái)球 球體樣式的不同，造成比賽計(jì)分復(fù)雜?，F(xiàn)有的臺(tái)球計(jì)分方法有多種，總體可以歸結(jié)為兩類方 法人工計(jì)分和自動(dòng)計(jì)分，采用的計(jì)分設(shè)備主要有電子記分牌、手動(dòng)記分牌和自動(dòng)計(jì)分裝置 三種。雖然臺(tái)球計(jì)分方法很多，但電子計(jì)分牌和手動(dòng)計(jì)分牌方法基本上都要通過人工參與 的方式來進(jìn)行分?jǐn)?shù)統(tǒng)計(jì)，耗費(fèi)人力；而自動(dòng)計(jì)分裝置又通常只能針對(duì)一種臺(tái)球玩法進(jìn)行計(jì) 分，并且設(shè)備用有線方式連接，部署復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)以上問題，本發(fā)明旨在提出一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的臺(tái)球計(jì)分系統(tǒng)，該系 統(tǒng)能根據(jù)英式或美式臺(tái)球的比賽方式，識(shí)別球體，計(jì)算比賽得分，同時(shí)由于該系統(tǒng)采用無線 傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，系統(tǒng)可擴(kuò)展性強(qiáng)，易于部署，能夠?yàn)榕_(tái)球運(yùn)動(dòng)提供更多方便。基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的臺(tái)球計(jì)分系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)由五部分設(shè)備構(gòu)成識(shí)別節(jié)點(diǎn)1， 比分顯示節(jié)點(diǎn)2，選手選擇節(jié)點(diǎn)3，遙控調(diào)節(jié)節(jié)點(diǎn)4，路由節(jié)點(diǎn)5。每次比賽開始之前，選手通過選手選擇節(jié)點(diǎn)3上的開關(guān)按鈕通知比分顯示節(jié)點(diǎn)2， 準(zhǔn)備計(jì)分。不同選手上場擊球之前，按下選手選擇節(jié)點(diǎn)3上的選手切換按鍵，通知比分顯示 節(jié)點(diǎn)2準(zhǔn)備為該選手計(jì)分。球桌上每個(gè)入球的通道安裝一個(gè)識(shí)別節(jié)點(diǎn)1。當(dāng)有入球時(shí)，識(shí)別節(jié)點(diǎn)1的觸發(fā)開關(guān) 觸發(fā)微處理器中斷程序，微處理器控制圖像傳感器芯片完成對(duì)入球圖像信息采集，并對(duì)采 集到的數(shù)據(jù)以一定規(guī)則進(jìn)行取樣，通過臺(tái)球識(shí)別算法程序完成對(duì)入球的識(shí)別，并將入球特 征碼送給比分顯示節(jié)點(diǎn)2 ；比分顯示節(jié)點(diǎn)2根據(jù)特征碼和比賽規(guī)則程序完成選手計(jì)分。為 適應(yīng)英式臺(tái)球和美式臺(tái)球的不同計(jì)分規(guī)則，識(shí)別節(jié)點(diǎn)1上設(shè)有撥動(dòng)開關(guān)，可以用來選擇不 同的識(shí)別程序?qū)深惻_(tái)球進(jìn)行識(shí)別。比分顯示節(jié)點(diǎn)2上可以安裝多個(gè)顯示設(shè)備，通過不同節(jié)點(diǎn)送來的信息完成對(duì)不同 場比賽選手的計(jì)分，以達(dá)到同時(shí)顯示多場比賽比分的目的。如果計(jì)分過程中由于各種原因出現(xiàn)了計(jì)分錯(cuò)誤，可以使用遙控調(diào)節(jié)節(jié)點(diǎn)4對(duì)比分 進(jìn)行調(diào)整，一個(gè)比分顯示節(jié)點(diǎn)2對(duì)應(yīng)一個(gè)遙控調(diào)節(jié)節(jié)點(diǎn)4。為了防止無線信號(hào)受到阻擋或目的節(jié)點(diǎn)太遠(yuǎn)而無法直接完成數(shù)據(jù)傳輸，系統(tǒng)中所 有的節(jié)點(diǎn)自組織成為一個(gè)分布式無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，彼此之間可以相互完成數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，保證 數(shù)據(jù)無誤到達(dá)。本發(fā)明將圖像識(shí)別及傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用到臺(tái)球自動(dòng)計(jì)分中，計(jì)分系統(tǒng)利用成熟 的電子設(shè)備，采用無線信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，具有部署方便、簡單實(shí)用、擴(kuò)展性強(qiáng)等特點(diǎn)。該發(fā) 明可以給廣大臺(tái)球愛好者及比賽運(yùn)動(dòng)員和裁判員帶來很大方便，提高臺(tái)球運(yùn)動(dòng)的普及率。


圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)及部署圖。圖2為本發(fā)明的英式臺(tái)球識(shí)別軟件程序流程框圖。圖3為本發(fā)明的美式臺(tái)球識(shí)別軟件程序流程框圖。圖4為本發(fā)明的識(shí)別節(jié)點(diǎn)1的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為本發(fā)明的比分顯示節(jié)點(diǎn)2的結(jié)構(gòu)示意圖。圖6為本發(fā)明的選手選擇節(jié)點(diǎn)3的結(jié)構(gòu)示意圖。圖7為本發(fā)明的遙控調(diào)節(jié)節(jié)點(diǎn)4的結(jié)構(gòu)示意圖。圖8為本發(fā)明的路由節(jié)點(diǎn)5的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式如圖1所述，基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的臺(tái)球自動(dòng)計(jì)分系統(tǒng)由識(shí)別節(jié)點(diǎn)1、比分顯示節(jié) 點(diǎn)2、選手選擇節(jié)點(diǎn)3、遙控調(diào)節(jié)節(jié)點(diǎn)4以及路由節(jié)點(diǎn)5構(gòu)成。每個(gè)球桌的六個(gè)入球通道處都 設(shè)置一個(gè)識(shí)別節(jié)點(diǎn)1，用來完成對(duì)入球的識(shí)別；每個(gè)球桌都有一個(gè)選手選擇節(jié)點(diǎn)3，用來切 換不同的選手，以便計(jì)分；比分顯示節(jié)點(diǎn)2根據(jù)接收到的入球信息完成比分的統(tǒng)計(jì)和顯示； 路由節(jié)點(diǎn)5根據(jù)實(shí)際場地情況進(jìn)行部署，主要用來中繼數(shù)據(jù)；遙控調(diào)節(jié)節(jié)點(diǎn)4用來調(diào)整比賽 分?jǐn)?shù)。每個(gè)球桌至少要有六個(gè)識(shí)別節(jié)點(diǎn)1和一個(gè)選手選擇節(jié)點(diǎn)3，由于比分顯示節(jié)點(diǎn)2可以 連接多個(gè)顯示設(shè)備，因此可以多個(gè)比賽場地共用，遙控調(diào)節(jié)節(jié)點(diǎn)4與比分顯示節(jié)點(diǎn)一一對(duì) 應(yīng)。路由節(jié)點(diǎn)主要用來轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)間的數(shù)據(jù)，以擴(kuò)展傳輸距離。節(jié)點(diǎn)間自組織成為分布式網(wǎng) 絡(luò)，通過無線信號(hào)進(jìn)行通信，節(jié)點(diǎn)彼此間可以相互轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。如圖2所述，基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的臺(tái)球自動(dòng)計(jì)分系統(tǒng)對(duì)于英式臺(tái)球的軟件識(shí)別 程序流程如下首先當(dāng)有入球發(fā)生時(shí)，微處理控制圖像傳感器獲取入球圖像信息，并讀取 RGB圖像數(shù)據(jù)；根據(jù)圖像數(shù)據(jù)識(shí)別球體邊沿，并在邊沿內(nèi)均勻提取若干像素點(diǎn)的值，并根據(jù) 數(shù)值所代表的顏色將像素點(diǎn)分組；若僅有一個(gè)組中的像素點(diǎn)最多，則在該組中任一點(diǎn)所代 表的顏色就是入球球體的顏色，否則提取更多像素點(diǎn)進(jìn)行判斷，直到有一個(gè)最多點(diǎn)的組出 現(xiàn)；最后根據(jù)球體的顏色將其特征碼送入比分顯示節(jié)點(diǎn)2。如圖3所述，基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的臺(tái)球自動(dòng)計(jì)分系統(tǒng)對(duì)于美式臺(tái)球的軟件識(shí)別 程序流程如下首先當(dāng)有入球發(fā)生時(shí)，微處理控制圖像傳感器獲取入球圖像信息，并讀取 RGB圖像數(shù)據(jù)；根據(jù)圖像數(shù)據(jù)識(shí)別球體邊沿，并在邊沿內(nèi)均勻提取若干像素點(diǎn)的值，并根據(jù) 數(shù)值所代表的顏色將像素點(diǎn)分組；若某一組中的像素點(diǎn)數(shù)目大于所有點(diǎn)數(shù)的80%，則該球 為全色球，組中任一點(diǎn)的顏色為該球的顏色；如果沒有一組點(diǎn)數(shù)目超過80%，且除白色組 和黑色組外還存在其它顏色的組，則該球?yàn)榛ㄉ摻M中任一點(diǎn)所代表的顏色就是該花球 彩色部分的顏色。否則提取更多像素點(diǎn)進(jìn)行判斷。最后根據(jù)球體的顏色將其特征碼送入比 分顯示節(jié)點(diǎn)2。如圖4所述，識(shí)別節(jié)點(diǎn)1由圖像傳感器芯片0V7648、微處理器芯片MSP430、觸發(fā)開 關(guān)、撥動(dòng)開關(guān)、射頻芯片CCM20、電池、天線以及靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器SRAM和FLASH存儲(chǔ)器組成。 識(shí)別節(jié)點(diǎn)1安裝在球桌入球通道處，以便于圖像傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集；當(dāng)通道內(nèi)有入球下 落時(shí)，入球撥動(dòng)觸發(fā)開關(guān)，改變開關(guān)連通狀態(tài)，觸發(fā)微處理器中斷程序，微處理器利用中斷程序打開圖像傳感器對(duì)入球進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并根據(jù)圖1或圖2給出的臺(tái)球識(shí)別算法完成對(duì) 入球的識(shí)別，并將入球的特征碼發(fā)送給比分顯示器2，比分顯示器2根據(jù)比賽規(guī)則設(shè)定的程 序完成計(jì)分和顯示；撥動(dòng)開關(guān)用來選擇英式臺(tái)球或美式臺(tái)球的識(shí)別方法，根據(jù)比賽的不同 可以預(yù)先設(shè)置；出于節(jié)電考慮，通常情況下識(shí)別節(jié)點(diǎn)1處于睡眠狀態(tài)，入球下落時(shí)觸發(fā)開關(guān) 會(huì)喚醒節(jié)點(diǎn)。如圖5所述，比分顯示節(jié)點(diǎn)2由微處理器芯片MSP430、射頻芯片CC2420、天線、顯 示單元、電池、外接電源接口以及靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器SRAM和FLASH存儲(chǔ)器構(gòu)成。其中顯示單元 可以使用液晶顯示設(shè)備也可以使用數(shù)碼管設(shè)備，考慮到顯示單元往往功耗較高，所以可以 利用外接電源接口進(jìn)行供電。比分顯示節(jié)點(diǎn)2根據(jù)選手選擇節(jié)點(diǎn)3送來的數(shù)據(jù)判斷當(dāng)前需 要計(jì)分的一方；同時(shí)，比分顯示節(jié)點(diǎn)2中的微處理器根據(jù)識(shí)別節(jié)點(diǎn)1發(fā)送過來的入球特征碼 判斷當(dāng)前的計(jì)分方法，同時(shí)根據(jù)特征碼按照比賽規(guī)則給出比分；比分顯示在顯示單元上。根 據(jù)同時(shí)參加比賽的場次不同，可以設(shè)置多個(gè)顯示單元，以便于顯示多場比賽的結(jié)果。在比賽 過程中如果出現(xiàn)異常情況，出現(xiàn)計(jì)分錯(cuò)誤，選手可以利用遙控調(diào)節(jié)節(jié)點(diǎn)4對(duì)比分顯示節(jié)點(diǎn)2 發(fā)出指令，以此來完成比分的調(diào)整。如圖6所述，選手選擇節(jié)點(diǎn)3由微處理器芯片MSP430、射頻芯片CC2420、開關(guān)、選 手切換按鍵、電池、天線以及靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器SRAM和FLASH存儲(chǔ)器組成。比賽開始前先打 開開關(guān)，此時(shí)選手選擇節(jié)點(diǎn)3會(huì)發(fā)送數(shù)據(jù)給比分顯示節(jié)點(diǎn)2，讓其出于就緒狀態(tài)，準(zhǔn)備計(jì)分； 同樣比賽結(jié)束后關(guān)閉開關(guān)，此時(shí)比分顯示節(jié)點(diǎn)2也停止計(jì)分。在比賽過程中，選手在上場擊 球前要按下選手切換按鍵，選手選擇節(jié)點(diǎn)3會(huì)將該信息送至比分顯示節(jié)點(diǎn)2，比分顯示節(jié)點(diǎn) 2將據(jù)此給某一選手計(jì)分。如圖7所述，遙控調(diào)節(jié)節(jié)點(diǎn)4由微處理器芯片MSP430、射頻芯片CC2420、天線、電 池、按鍵(“上、下、左、右”方向鍵4個(gè)，“加、減、退出”控制鍵3個(gè))、靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器SRAM 和FLASH存儲(chǔ)器組成。當(dāng)比賽出現(xiàn)異常情況，出現(xiàn)計(jì)分錯(cuò)誤，選手可以利用遙控調(diào)節(jié)節(jié)點(diǎn) 4向比分顯示節(jié)點(diǎn)2發(fā)送調(diào)整指令，完成比分調(diào)整。具體是利用遙控調(diào)節(jié)節(jié)點(diǎn)4上的方向 鍵選擇比分顯示節(jié)點(diǎn)的錯(cuò)誤計(jì)分顯示單元，并利用控制鍵完成比分增減調(diào)整和調(diào)整后的退 出。每個(gè)遙控調(diào)節(jié)節(jié)點(diǎn)4與一個(gè)比分顯示節(jié)點(diǎn)2對(duì)應(yīng)。如圖8所述，路由節(jié)點(diǎn)4由微處理器芯片MSP430、射頻芯片CCM20、天線、電池、靜 態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器SRAM和FLASH存儲(chǔ)器組成。路由節(jié)點(diǎn)4的主要作用是用來轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)間通信 的數(shù)據(jù)，以此來拓展數(shù)據(jù)傳送距離或保證數(shù)據(jù)傳送的正確性。綜上，本系統(tǒng)的計(jì)分過程為1、根據(jù)將要進(jìn)行的英式臺(tái)球或美式臺(tái)球比賽，撥動(dòng)識(shí) 別節(jié)點(diǎn)1上的撥動(dòng)開關(guān)，選擇臺(tái)球識(shí)別方式。2、打開選手選擇節(jié)點(diǎn)3上的開關(guān)，通知比分顯 示節(jié)點(diǎn)2準(zhǔn)備進(jìn)行計(jì)分。3、不同選手上場前按下選手選擇節(jié)點(diǎn)3上的選手切換按鍵，通知比 分顯示節(jié)點(diǎn)2準(zhǔn)備為該選手計(jì)分。4、當(dāng)通道內(nèi)有球落下時(shí)，識(shí)別節(jié)點(diǎn)1的觸發(fā)開關(guān)被觸動(dòng)， 微處理器的中斷程序控制圖像傳感器完成入球圖像的采集，并根據(jù)識(shí)別程序完成入球的識(shí) 別后，將入球特征碼送給比分顯示節(jié)點(diǎn)2。4、比分顯示節(jié)點(diǎn)2根據(jù)入球特征碼以及比賽計(jì)分 程序完成入球的計(jì)分和顯示。5、若出現(xiàn)計(jì)分錯(cuò)誤，可以利用遙控調(diào)節(jié)節(jié)點(diǎn)4進(jìn)行比分調(diào)整。 6、賽后關(guān)閉選手選擇節(jié)點(diǎn)3上的開關(guān)，比賽計(jì)分結(jié)束。圖1，圖2中的具體數(shù)據(jù)要根據(jù)識(shí)別節(jié)點(diǎn)1的安裝情況進(jìn)行優(yōu)化，也可以使用其他 優(yōu)化后的數(shù)據(jù)，但原理相同。節(jié)點(diǎn)電池可以采用普通干電池也可用充電電池。識(shí)別節(jié)點(diǎn)1安裝時(shí)要盡量使得圖像傳感器獲取的入球圖像占整個(gè)圖像的比例適中；本發(fā)明各節(jié)點(diǎn)可以
使用其它微處理器、圖像傳感器以及射頻芯片，原理一樣。 以上發(fā)明可由臺(tái)球用品生產(chǎn)廠家，臺(tái)球娛樂、比賽場所采用。
權(quán)利要求
1.一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的臺(tái)球自動(dòng)計(jì)分系統(tǒng)，其特征在于整個(gè)系統(tǒng)包括識(shí)別節(jié) 點(diǎn)1、比分顯示節(jié)點(diǎn)2、選手選擇節(jié)點(diǎn)3、遙控調(diào)節(jié)節(jié)點(diǎn)4以及路由節(jié)點(diǎn)5，各節(jié)點(diǎn)間通過無線 方式進(jìn)行通信，每個(gè)比賽球臺(tái)至少應(yīng)配置一個(gè)選手選擇節(jié)點(diǎn)3，同時(shí)在球桌的每個(gè)入球通道 處配置一個(gè)識(shí)別節(jié)點(diǎn)1，遙控調(diào)節(jié)節(jié)點(diǎn)4和比分顯示節(jié)點(diǎn)2可以多個(gè)比賽球桌共用，路由節(jié) 點(diǎn)5用來轉(zhuǎn)發(fā)其它各節(jié)點(diǎn)間的通信數(shù)據(jù)，當(dāng)節(jié)點(diǎn)受障礙物阻擋或距離目的節(jié)點(diǎn)過遠(yuǎn)無法直 接與其進(jìn)行通信時(shí)可以通過路由節(jié)點(diǎn)或其它節(jié)點(diǎn)完成數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，識(shí)別節(jié)點(diǎn)1通過采集入球 的圖像信息并利用微處理器內(nèi)部的臺(tái)球識(shí)別算法程序完成臺(tái)球的識(shí)別，比分顯示節(jié)點(diǎn)2根 據(jù)識(shí)別節(jié)點(diǎn)1發(fā)送的臺(tái)球特征碼和相關(guān)比賽規(guī)則完成比賽分?jǐn)?shù)的統(tǒng)計(jì)和顯示。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的臺(tái)球自動(dòng)計(jì)分系統(tǒng)，其特征在于 所述的識(shí)別節(jié)點(diǎn)1的內(nèi)部模塊連接為微處理器MSP430分別與圖像傳感器0V7648、SRAM靜 態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器、FLASH存儲(chǔ)器、射頻模塊CCM20、觸發(fā)開關(guān)、撥動(dòng)開關(guān)相連，天線與射頻模塊 CC2420相連，供電電池可采用干電池或可充電電池。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的臺(tái)球自動(dòng)計(jì)分系統(tǒng)。系統(tǒng)由用于臺(tái)球識(shí)別的識(shí)別節(jié)點(diǎn)1、用于比分統(tǒng)計(jì)和顯示的比分顯示節(jié)點(diǎn)2、用于判斷擊球選手身份的選手選擇節(jié)點(diǎn)3、用于進(jìn)行分?jǐn)?shù)調(diào)整的遙控調(diào)節(jié)節(jié)點(diǎn)4及能夠完成數(shù)據(jù)路由功能的路由節(jié)點(diǎn)5組成，節(jié)點(diǎn)間采用無線方式通信。利用識(shí)別節(jié)點(diǎn)1上的圖像傳感器和微處理器并根據(jù)設(shè)定的識(shí)別算法程序完成對(duì)臺(tái)球的識(shí)別，通過比分顯示節(jié)點(diǎn)2上的計(jì)分規(guī)則程序完成比賽的計(jì)分和顯示。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于將傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用到臺(tái)球自動(dòng)計(jì)分當(dāng)中，構(gòu)建了一種自組網(wǎng)、易部署的無線網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)計(jì)分系統(tǒng)以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人工或有線的計(jì)分方式，方便廠商、比賽場館及娛樂場所使用，為廣大臺(tái)球愛好者提供方便。
文檔編號(hào)G06K9/00GK102068808SQ20091022321
公開日2011年5月25日 申請日期2009年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月20日
發(fā)明者劉威, 張暢, 張禮冬, 楊奎武, 胡永進(jìn), 趙儉, 鄭康峰, 郝耀輝, 郭淵博, 韋大偉, 馬駿 申請人:楊奎武