投影式臺球擊球智能輔助系統(tǒng)和方法
【專利摘要】本發(fā)明為投影式臺球擊球智能輔助系統(tǒng)和方法。系統(tǒng)包括圖像采集設(shè)備、投影設(shè)備、電腦，圖像采集設(shè)備的信號輸出端接至電腦的輸入端，投影設(shè)備的輸入端接電腦的輸出端并由電腦控制，還設(shè)有中空臺球照明燈和紅外線補(bǔ)光燈。方法包括在電腦中建立臺球環(huán)境模型；當(dāng)臺球靜止時，捕捉臺球桌上臺球的圖像，得到臺球的坐標(biāo)；當(dāng)用戶俯身用臺球桿瞄準(zhǔn)母球時，實(shí)時捕捉臺球桿兩個端點(diǎn)的坐標(biāo)和擊打方向，以臺球桿桿頭指向的第一個球作為母球；根據(jù)臺球的坐標(biāo)，結(jié)合預(yù)設(shè)的臺球桿擊打力度、擊打點(diǎn)和臺球桿水平方向夾角計算出母球和其他目標(biāo)球即將運(yùn)行的軌跡；將母球和其他球即將運(yùn)行的軌跡投影到臺球桌上。本發(fā)明當(dāng)用戶在使用臺球桿瞄準(zhǔn)時，在臺球桌上能實(shí)時投畫出瞄準(zhǔn)線和臺球的運(yùn)行軌跡來輔助用戶擊打，方便、直觀。
【專利說明】投影式臺球擊球智能輔助系統(tǒng)和方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電腦軟件系統(tǒng)和投影技術(shù)，可應(yīng)用于臺球運(yùn)動中的八球、九球、斯諾克 等臺球運(yùn)動的擊球時的運(yùn)動輔助，適用于初、中、高級各類臺球愛好者，具體屬于投影式臺 球擊球輔助系統(tǒng)和方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 在臺球運(yùn)動中，擊球的準(zhǔn)度是決定勝負(fù)的第一要素，母球的走位控制是第二要素。
[0003] 現(xiàn)在在臺球訓(xùn)練中提高擊球準(zhǔn)度的方法有以下幾類：
[0004] 1.依靠想象把目標(biāo)球球心與目標(biāo)袋口中心的連線的延長線與目標(biāo)球邊緣的交點(diǎn) 作為母球與目標(biāo)球的撞擊點(diǎn)，然后再出桿進(jìn)行擊打。這類瞄準(zhǔn)方式的缺點(diǎn)是：臺球運(yùn)動員必 須依靠大量的重復(fù)訓(xùn)練才能正確地找到擊打點(diǎn)，而在初學(xué)者的頭腦中并沒有一個很清晰真 實(shí)的擊打路線，并且某些位置的目標(biāo)球的正確擊打點(diǎn)并不是上述所提到的交點(diǎn)位置。
[0005] 2.依靠在球臺上放置一些輔助器材，如瞄準(zhǔn)尺、吊位瞄準(zhǔn)器等（例如：落袋式臺球 瞄測練習(xí)器-91223689. 2)。這種輔助器材有的會影響母球的行進(jìn)路線，有的會影響運(yùn)動員 的視線和注意力，都不是十分理想。
[0006] 3. -些激光類的臺球瞄準(zhǔn)輔助裝置，（例如：一種激光臺球桿-200820202827. 0)， 這類裝置有幾個缺點(diǎn)：a.由于激光只能沿直線傳播，而在臺球的擊打過程中，有些時候運(yùn) 動軌跡是曲線的，這樣就不利于用激光實(shí)現(xiàn)這個功能；b.用激光不易實(shí)現(xiàn)臺球反彈軌跡的 提示，即使是能實(shí)現(xiàn)也只能是簡單模擬出入射角等于反射角的反彈軌跡。而臺球的反彈軌 跡常常是入射角不等于反射角的；c.這種裝置在使用時要安裝在臺球桿上，是有一定重量 的。在訓(xùn)練時可以使用這種裝置，而在正式比賽中卻不能使用。這樣，由于重量的差異，會 大大影響使用者在擊球時對力量的控制和打球的手感的。
[0007] 關(guān)于母球的走位控制的訓(xùn)練，在現(xiàn)階段還主要是由教練言傳身教，再加上運(yùn)動員 的大量反復(fù)實(shí)踐，根據(jù)經(jīng)驗記憶來判斷和控制母球的走位。由于臺球運(yùn)動軌跡受到摩擦力、 彈力、擊打力度、擊打位置、發(fā)力方式等等多種原因的影響，無論是初學(xué)者還是有經(jīng)驗的用 戶都不能確切地指出每一次擊打后，臺球?qū)⒁\(yùn)行的軌跡。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本發(fā)明提供一種能根據(jù)出桿方式的不同實(shí)時地 在臺球桌上顯示所有臺球的預(yù)判運(yùn)動軌跡的投影式臺球擊球智能輔助系統(tǒng)和方法。
[0009] 本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是：一種投影式臺球擊球智能輔助系 統(tǒng)，包括圖像采集設(shè)備、投影設(shè)備、電腦，圖像采集設(shè)備的信號輸出端接至電腦的輸入端，投 影設(shè)備的輸入端接電腦的輸出端并由電腦控制，還設(shè)有中空臺球照明燈和紅外線補(bǔ)光燈； [0010] 所述圖像采集設(shè)備的鏡頭加入可見光濾片，頭端部對準(zhǔn)中空臺球燈的中空部分的 中心并且不低于中空臺球燈下端，用于捕捉臺球桌、臺球和臺球桿的圖像信息；
[0011] 所述紅外線補(bǔ)光燈固定在中空臺球燈上，并其照明端與中空臺球燈下端持平，用 于對臺球桌進(jìn)行紅外線照明，濾除進(jìn)入所述圖像采集設(shè)備中的可見光；
[0012] 所述電腦用于獲取所述圖像采集設(shè)備在紅外線補(bǔ)光燈照射下捕捉的圖像信息，根 據(jù)臺球坐標(biāo)、臺球桿兩個端點(diǎn)坐標(biāo)、擊打方向、擊打力度、擊打點(diǎn)和出桿角度，在已知上述部 分參數(shù)的情況下得到臺球即將運(yùn)行的軌跡信息，并將臺球的軌跡信息通過所述投影設(shè)備以 圖像的形式投射到臺球桌的對應(yīng)位置上；
[0013] 所述中空臺球燈懸掛于臺球桌上方，使圖像采集設(shè)備正對臺球桌中部。
[0014] 所述圖像采集設(shè)備通過圖像采集設(shè)備吊架固定。
[0015] 所述投影設(shè)備和電腦一同安裝在投影吊架的底端并吊掛于中空臺球燈的旁側(cè)。
[0016] 所述電腦具體用于：
[0017] 根據(jù)所述圖像采集設(shè)備捕捉的圖像信息得到臺球的坐標(biāo)、臺球桿坐標(biāo)和擊打方 向；然后，
[0018] 根據(jù)臺球的坐標(biāo)，臺球桿擊打力度、擊打點(diǎn)和臺球桿水平方向夾角的默認(rèn)數(shù)據(jù)計 算出母球和其他目標(biāo)球即將運(yùn)行的軌跡；和/或，
[0019] 以用戶指定臺球桌上沒有球的位置作為母球即將運(yùn)行軌跡的終點(diǎn)，根據(jù)臺球桿坐 標(biāo)、目標(biāo)球坐標(biāo)、母球坐標(biāo)和母球即將運(yùn)行軌跡的終點(diǎn)坐標(biāo)，計算出使母球到達(dá)指定終點(diǎn)的 擊打力度、擊打點(diǎn)、出桿角度；和/或，
[0020] 以用戶指定臺球桌上的某一顆臺球作為下一次叫位擊打的目標(biāo)球，根據(jù)臺球桿坐 標(biāo)、目標(biāo)球坐標(biāo)、母球坐標(biāo)和下一次叫位擊打的目標(biāo)球坐標(biāo)，計算出使母球運(yùn)行到能擊到所 述下一次叫位擊打的目標(biāo)球的位置。
[0021] 一種投影式臺球擊球智能輔助方法，包括以下步驟：
[0022] 在電腦中建立臺球環(huán)境模型，模擬母球被擊打后的運(yùn)行軌跡、被母球直接/間接 撞擊的目標(biāo)球軌跡和母球、目標(biāo)球的反彈軌跡；
[0023] 當(dāng)臺球靜止時，捕捉臺球桌上臺球的圖像，得到臺球的坐標(biāo)；
[0024] 當(dāng)用戶俯身用臺球桿瞄準(zhǔn)母球時，實(shí)時捕捉臺球桿兩個端點(diǎn)的坐標(biāo)和擊打方向， 以臺球桿桿頭指向的第一個球作為母球；
[0025] 根據(jù)臺球的坐標(biāo)，結(jié)合預(yù)設(shè)的臺球桿擊打力度、擊打點(diǎn)和臺球桿水平方向夾角計 算出母球和其他目標(biāo)球即將運(yùn)行的軌跡；和/或，
[0026] 以用戶指定臺球桌上沒有球的位置作為母球即將運(yùn)行軌跡的終點(diǎn)，根據(jù)臺球桿坐 標(biāo)、目標(biāo)球坐標(biāo)、母球坐標(biāo)和母球即將運(yùn)行軌跡的終點(diǎn)坐標(biāo)，計算出使母球到達(dá)指定終點(diǎn)的 擊打力度、擊打點(diǎn)、出桿角度和臺球即將運(yùn)行的軌跡；和/或，
[0027] 以用戶指定臺球桌上的某一顆臺球作為下一次叫位擊打的目標(biāo)球，根據(jù)臺球桿坐 標(biāo)、目標(biāo)球坐標(biāo)、母球坐標(biāo)和下一次叫位擊打的目標(biāo)球坐標(biāo)，計算出使母球運(yùn)行到能擊到所 述下一次叫位擊打的目標(biāo)球的位置和臺球即將運(yùn)行的軌跡；
[0028] 將臺球即將運(yùn)行的軌跡通過投影設(shè)備投影到臺球桌上。
[0029] 所述臺球環(huán)境模型為以下參數(shù)：臺球桌的長度、寬度、臺尼的摩擦系數(shù)、袋口形狀 數(shù)據(jù)、庫邊彈力系數(shù)、臺球間的摩擦系數(shù)、庫邊形狀、庫邊高度、臺球桿的桿頭大小、臺球桿 桿頭與臺球的摩擦系數(shù)、臺球的直徑、臺球的質(zhì)量、臺球在臺球桌上的彈力系數(shù)，結(jié)合用戶 設(shè)定的擊打力度、擊打點(diǎn)以及出桿角度信息規(guī)劃出物理學(xué)關(guān)系。
[0030] 所述臺球坐標(biāo)、臺球桿坐標(biāo)和擊打方向通過C語言調(diào)用開源計算機(jī)視覺庫OpenCV 來比較當(dāng)前圖像與背景圖像或是當(dāng)前圖像與前幀來獲得。
[0031] 所述臺球坐標(biāo)通過以下方式獲得：在臺球桌上沒有擺放臺球時，由圖像采集設(shè)備 抓取一張圖片作為背景；把臺球擺放在臺球桌之后或臺球擊打之后并靜止后的圖像與背景 圖片比較，即可得到臺球的位置的坐標(biāo)；
[0032] 所述臺球桿兩個端點(diǎn)的坐標(biāo)通過以下方式獲得：當(dāng)臺球桌上的臺球靜止后，由圖 像采集設(shè)備抓取一張圖片作為背景，當(dāng)用戶用臺球桿瞄準(zhǔn)時，再抓取有臺球桿的圖片，并把 這兩張圖片進(jìn)行比較后可以得到用戶持桿瞄準(zhǔn)的圖像；再分析圖片中的具有球桿的長方形 形狀特征的部分，從而獲得臺球桿其中一部分的始末兩端的位置坐標(biāo)；
[0033] 所述臺球桿的擊打方向通過以下方式獲得：根據(jù)臺球桿的始末點(diǎn)坐標(biāo) (11，71)，（12,72)，通過0=31'(^311((7211)/(12-11))的公式計算出臺球桿與水平方向 的角度；再分析球桿的圖像，較細(xì)的且指向臺球一端為桿頭，另一端為桿尾；結(jié)合臺球桿與 水平方向的角度與分析出的桿頭、桿尾結(jié)果就可以確定圖像臺球桿的擊打方向。
[0034] 所述當(dāng)用戶俯身用臺球桿瞄準(zhǔn)母球時，如果在預(yù)設(shè)時間內(nèi)圖像采集設(shè)備采集到的 臺球桿的位置沒有發(fā)生改變，則電腦將母球和其他目標(biāo)球即將運(yùn)行的軌跡保持恒定不變， 并通過投影設(shè)備投影到臺球桌上，直至圖像采集設(shè)備采集到臺球的位置坐標(biāo)產(chǎn)生變化。
[0035] 還包括：在電腦中記錄并保存臺球靜止時各個臺球的坐標(biāo)，在臺球位置發(fā)生變化 后，在外界觸發(fā)條件下將所述記錄的臺球坐標(biāo)投影到臺球桌上。
[0036] 本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)及有益效果：
[0037] 1.當(dāng)用戶在使用臺球桿瞄準(zhǔn)時，在臺球桌上能實(shí)時投畫出瞄準(zhǔn)線和臺球的運(yùn)行軌 跡來輔助用戶擊打，方便、直觀。
[0038] 2.由于投在臺球桌上的路線只是光影，所以不會因為像以往要擺放瞄準(zhǔn)的輔助器 材而影響臺球的運(yùn)行，同時也不會因為在臺尼上用粉筆畫線而損傷臺尼；且本發(fā)明的紅外 線補(bǔ)光燈用于對臺球桌進(jìn)行的照明，又可以在采集圖像設(shè)備對臺球桌面進(jìn)行圖像采集時減 少投影等可見光的干擾。
[0039] 3.臺球的撞擊點(diǎn)、反彈點(diǎn)、母球目標(biāo)球的運(yùn)行軌跡都投畫在臺球桌上，用戶不再需 靠想象和經(jīng)驗去判斷，縮短了訓(xùn)練進(jìn)度。
[0040] 4.在打球時，隨時會有圖像或語音提示擊球的力度、擊打點(diǎn)位和球桿角度，如一位 貼身教練實(shí)時指導(dǎo)。這樣能快速提高用戶的臺球水平。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0041] 圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0042] 其中，1.投影吊架，2.圖像采集設(shè)備吊架，3.電腦，4.中空臺球照明燈，5.紅外線 補(bǔ)光燈，6.投影設(shè)備，7.圖像采集設(shè)備，8.臺球桌，9.臺球，10臺球桿；
[0043] 圖2是臺球桿擊打點(diǎn)和臺球桿水平方向夾角的示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0044] 下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0045] 如圖1所示，包括圖像采集設(shè)備7、投影設(shè)備6、電腦3,圖像采集設(shè)備7的信號輸 出端接至電腦3的輸入端，投影設(shè)備6的輸入端接電腦3的輸出端并由電腦3控制，還設(shè)有 中空臺球照明燈4和紅外線補(bǔ)光燈5 ;所述圖像采集設(shè)備7頭端部對準(zhǔn)中空臺球燈4的中 空部分的中心并且不低于中空臺球燈4下端，用于捕捉臺球桌8、臺球9和臺球桿10的圖 像信息；所述紅外線補(bǔ)光燈5固定在中空臺球燈4上，并其照明端與中空臺球燈4下端持 平，用于對臺球桌8的紅外線照明，并在圖像采集設(shè)備中加入可見光濾片，可濾除進(jìn)入圖像 采集設(shè)備中的可見光；所述電腦3用于獲取所述圖像采集設(shè)備7和紅外線補(bǔ)光燈5捕捉的 圖像信息，根據(jù)臺球坐標(biāo)、臺球桿兩個端點(diǎn)坐標(biāo)、擊打方向、擊打力度、擊打點(diǎn)和出桿角度， 在已知上述部分參數(shù)的情況下得到其他參數(shù)，并將其他參數(shù)信息通過所述投影設(shè)備6以圖 像的形式投射到臺球桌7的對應(yīng)位置上；所述中空臺球燈4懸掛于臺球桌8上方，使圖像采 集設(shè)備7正對臺球桌8中部。所述圖像采集設(shè)備7通過圖像采集設(shè)備吊架2固定。所述投 影設(shè)備6和電腦3 -同安裝在投影吊架1的底端并吊掛于中空臺球燈4的旁側(cè)。
[0046] 本發(fā)明的實(shí)施例如下：
[0047]用電腦建立臺球環(huán)境模型。其內(nèi)容包括：臺球桌的長度、寬度、臺尼的摩擦系數(shù)、袋 口形狀數(shù)據(jù)、庫邊彈力系數(shù)、臺球間的摩擦系數(shù)、庫邊形狀、庫邊高度、臺球桿的桿頭大小、 臺球桿桿頭與臺球的摩擦系數(shù)、臺球的直徑、臺球的質(zhì)量、臺球在臺球桌上的彈力系數(shù)等 等。再根據(jù)用戶設(shè)定的擊打力度、擊打點(diǎn)以及出桿角度，利用物理學(xué)原理模擬出母球和目標(biāo) 球的運(yùn)行軌跡。其中的過程算法參考論文《基于物理的臺球動畫》中的"第二章臺球運(yùn)動的 物理分析"和"第四章基于物理的臺球動畫實(shí)現(xiàn)"中的"4. 1主球（母球）的運(yùn)動的模擬"和 "4. 2靶球（目標(biāo)球）運(yùn)動的模擬"的內(nèi)容。
[0048] 用電腦建立臺球運(yùn)動的模擬程序。根據(jù)母球的擊打數(shù)據(jù)，也就是臺球桿的擊打方 向、臺球桿與水平方向夾角（如圖2所示）、擊打點(diǎn)、擊打力度等數(shù)據(jù)運(yùn)用物理法則來模擬出 母球被擊打后的運(yùn)行軌跡、被母球直接間接撞擊的目標(biāo)球軌跡和母球目標(biāo)球的反彈軌跡。 同時建立母球擊打數(shù)據(jù)的程序接口。
[0049] 用圖像捕捉設(shè)備，捕捉臺球桌上臺球的圖像，并由電腦分析出臺球的準(zhǔn)備位置，然 后將臺球位置坐標(biāo)傳給臺球運(yùn)動的模擬程序。
[0050] 用戶俯身用臺球桿瞄準(zhǔn)母球時，圖像捕捉設(shè)備實(shí)時捕捉用戶的臺球桿動作。并由 電腦分析出臺球桿的位置和擊打方向，結(jié)合以上得到的臺球位置坐標(biāo)，把臺球桿桿頭指向 的第一個球作為母球。然后把擊打的默認(rèn)數(shù)據(jù)（臺球桿擊打力度為中力，擊打點(diǎn)為母球中 心點(diǎn)，臺球桿水平方向夾角為〇度）傳給臺球運(yùn)動軌跡的模擬程序，由模擬程序再根據(jù)臺球 坐標(biāo)數(shù)據(jù)分析計算出母球和其他目標(biāo)球即將運(yùn)行的軌跡。
[0051] 由電腦控制投影設(shè)備將以上這些運(yùn)動軌跡實(shí)時投畫在臺球桌上。然后，用戶可以 根據(jù)投畫在臺球桌上的母球軌跡進(jìn)行擊打，以達(dá)到使目標(biāo)球入袋以及控制母球走到理想位 置的目的。
[0052] 把沿臺球桿的擊打方向并且離臺球桿頭端最近的臺球作為將要擊打的母球，之后 由電腦按中等力度、擊打母球中點(diǎn)以及臺球桿與水平方向夾角為〇度的這三個默認(rèn)值計算 出母球和其他目標(biāo)將要運(yùn)行的軌跡。再將這些預(yù)判的軌跡由投影設(shè)備實(shí)時地投影到臺球桌 上。用戶可以根據(jù)這些投影在臺球桌上的軌跡同時按照中等力度、擊打母球中點(diǎn)以及臺球 桿與水平方向夾角為〇度的擊球方式進(jìn)行擊打。也可以在擊打時適當(dāng)調(diào)整擊球力度、擊打 點(diǎn)以及臺球桿與水平方向夾角，以便使母球的走位更加符合自己的意愿。
[0053] 用戶還可以控制電腦更精確地按自己想要的擊球方式來調(diào)整投影到臺球桌上的 臺球軌跡路線。具體方法如下：用戶在俯下身用臺球桿去瞄準(zhǔn)時，如果在一定時間內(nèi)（N秒 之內(nèi)，N〈 = 3)臺球桿不再晃動，則視為用戶瞄準(zhǔn)結(jié)束。那么此時，由電腦根據(jù)中等力度、擊 打母球中點(diǎn)以及臺球桿與水平方向夾角為〇度的這三個默認(rèn)值計算出母球和其他目標(biāo)將 要運(yùn)行的軌跡將穩(wěn)定地由投影設(shè)備投畫到臺球桌上不再改變。然后用戶可以起身自行控制 電腦，根據(jù)自己的要求改變擊球力度、擊打點(diǎn)以及臺球桿與水平方向夾角這三個數(shù)值，使臺 球的運(yùn)行軌跡達(dá)到自己需要的理想軌跡。之后再俯下身，用臺球桿按照剛才自己設(shè)定的擊 球力度、擊打點(diǎn)和臺球桿與水平方向夾角去擊打母球，使母球與目標(biāo)球的真實(shí)運(yùn)行軌跡達(dá) 到理想的軌跡狀態(tài)。
[0054] 由電腦將這個目標(biāo)球的坐標(biāo)分別與6個臺球桌袋口連線，分析每條連線間是否有 其他的臺球擋住了這個目標(biāo)球的進(jìn)球路線。如果6個袋口的進(jìn)球路線都被擋住，則由電腦 提示用戶不能進(jìn)行智能擊打提示。如果其中的一個或幾個袋口沒有障礙球遮檔，那么選擇 其中最短的路線作為擊打提示的首選路線，并把這個路線對應(yīng)的袋口作為目標(biāo)袋口。再將 目標(biāo)袋口與這個目標(biāo)球進(jìn)行連線，在目標(biāo)球的延長線方向選擇一個即不貼庫邊，也不是離 目標(biāo)球太近的點(diǎn)，以這個點(diǎn)的位置坐標(biāo)作為母球即將運(yùn)行軌跡的終點(diǎn)坐標(biāo)。同時，由電腦計 算出母球要運(yùn)行到這個位置所需要的擊打力度、擊打點(diǎn)和出桿角度，并通過電腦進(jìn)行語音 提示來輔助用戶進(jìn)行擊打。
[0055] 在軌跡固定后，用戶既可以按固定軌跡擊打，也可以起身觀察母球和目標(biāo)球即將 的運(yùn)行軌跡。還可以在此時控制電腦，改變臺球桿的擊打力度、擊打母球的點(diǎn)位和臺球桿的 水平夾角這些數(shù)據(jù)來使母球和目標(biāo)球的運(yùn)行軌跡發(fā)生變化，直到用戶滿意為止。然后，用戶 再遵循自己調(diào)整的擊打力度、擊打母球的點(diǎn)位和臺球桿的水平夾角來實(shí)際用臺球桿擊打母 球，使母球和目標(biāo)球能沿著模擬的理想軌跡運(yùn)行。
[0056] 用戶也可以事先控制電腦設(shè)定臺球桿的擊打力度、擊打母球的點(diǎn)位和臺球桿的水 平夾角。然后電腦根據(jù)這些數(shù)據(jù)模擬出母球和目標(biāo)球的運(yùn)行軌跡，再控制投影設(shè)備把這些 軌跡投畫到臺球桌上。之后，用戶再遵循自己調(diào)整的擊打力度、擊打母球的點(diǎn)位和臺球桿的 水平夾角來實(shí)際用臺球桿擊打母球，使母球和目標(biāo)球能沿著模擬的理想軌跡運(yùn)行。
[0057] 用戶可以控制電腦來指定球臺上的沒有球位置，作為母球即將運(yùn)行軌跡的終點(diǎn)。 然后根據(jù)圖像捕捉設(shè)備捕捉到的用戶的臺球桿、將要擊打的母球以及母球?qū)⒁矒羧氪?目標(biāo)球的位置信息，由電腦程序智能分析后，分析出用什么樣的擊打力度、擊打點(diǎn)、出桿角 度才能使母球的運(yùn)行軌跡達(dá)到用戶的理想目標(biāo)位置。分析之后再利用語音和圖像的形式提 示用戶，同時將臺球即將的運(yùn)行軌跡投畫在臺球桌上，以此來輔助用戶進(jìn)行臺球擊打。
[0058] 還有，用戶可以控制電腦來指定臺球桌上的某一顆臺球（B球）作為下一次叫位擊 打的目標(biāo)球。然后根據(jù)圖像捕捉設(shè)備捕捉到的用戶的臺球桿和將要擊打的母球以及母球?qū)?要撞擊入袋的目標(biāo)球（A球）的位置信息由電腦程序智能分析。經(jīng)電腦程序分析出使用怎 樣的擊打力度、擊打點(diǎn)、出桿角度才能使母球運(yùn)行到能擊到B球的合適位置。之后，利用語 音和圖像的形式提示用戶，同時將臺球即將的運(yùn)行軌跡投畫在臺球桌上，以此來輔助用戶 進(jìn)行臺球擊打。
[0059] 在用戶擊打之后，如果擊打效果不滿意，可以由用戶控制電腦重復(fù)進(jìn)行擊打過程。 也就是讓電腦將上一次擊打的臺球位置，經(jīng)投影設(shè)備重新投畫到臺球桌上。用戶重新將打 亂的臺球，根據(jù)投畫的位置復(fù)位，然后重新進(jìn)行擊打。
[0060] 電腦可以根據(jù)智能分析出來的臺球運(yùn)行軌跡，制作臺球運(yùn)動的模擬動畫，在用戶 擊打前，顯示在臺球桌上。這樣用戶可以更加直觀生動地看到臺球即將運(yùn)行的影像。
【權(quán)利要求】
1. 一種投影式臺球擊球智能輔助系統(tǒng)，包括圖像采集設(shè)備（7)、投影設(shè)備（6)、電腦 (3)，圖像采集設(shè)備（7)的信號輸出端接至電腦（3)的輸入端，投影設(shè)備￠)的輸入端接電 腦（3)的輸出端并由電腦（3)控制，其特征在于，還設(shè)有中空臺球照明燈（4)和紅外線補(bǔ)光 燈（5); 所述圖像采集設(shè)備（7)的鏡頭加入可見光濾片，頭端部對準(zhǔn)中空臺球燈（4)的中空部 分的中心并且不低于中空臺球燈（4)下端，用于捕捉臺球桌（8)、臺球（9)和臺球桿（10)的 圖像信息； 所述紅外線補(bǔ)光燈（5)固定在中空臺球燈（4)上，并其照明端與中空臺球燈（4)下端 持平，用于對臺球桌（8)進(jìn)行紅外線照明，濾除進(jìn)入所述圖像采集設(shè)備（7)中的可見光； 所述電腦（3)用于獲取所述圖像采集設(shè)備（7)在紅外線補(bǔ)光燈（5)照射下捕捉的圖像 信息，根據(jù)臺球坐標(biāo)、臺球桿兩個端點(diǎn)坐標(biāo)、擊打方向、擊打力度、擊打點(diǎn)和出桿角度，在已 知上述部分參數(shù)的情況下得到臺球即將運(yùn)行的軌跡信息，并將臺球的軌跡信息通過所述投 影設(shè)備￠)以圖像的形式投射到臺球桌（7)的對應(yīng)位置上； 所述中空臺球燈（4)懸掛于臺球桌（8)上方，使圖像采集設(shè)備（7)正對臺球桌（8)中 部。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的投影式臺球擊球智能輔助系統(tǒng)，其特征在于，所述圖像采集 設(shè)備（7)通過圖像采集設(shè)備吊架（2)固定。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的投影式臺球擊球智能輔助系統(tǒng)，其特征在于，所述投影設(shè)備 (6)和電腦（3) -同安裝在投影吊架⑴的底端并吊掛于中空臺球燈⑷的旁側(cè)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的投影式臺球擊球智能輔助系統(tǒng)，其特征在于，所述電腦（3)具 體用于： 根據(jù)所述圖像采集設(shè)備（7)捕捉的圖像信息得到臺球（9)的坐標(biāo)、臺球桿（10)坐標(biāo)和 擊打方向；然后， 根據(jù)臺球（9)的坐標(biāo)，臺球桿擊打力度、擊打點(diǎn)和臺球桿水平方向夾角的默認(rèn)數(shù)據(jù)計 算出母球和其他目標(biāo)球即將運(yùn)行的軌跡；和/或， 以用戶指定臺球桌上沒有球的位置作為母球即將運(yùn)行軌跡的終點(diǎn)，根據(jù)臺球桿坐標(biāo)、 目標(biāo)球坐標(biāo)、母球坐標(biāo)和母球即將運(yùn)行軌跡的終點(diǎn)坐標(biāo)，計算出使母球到達(dá)指定終點(diǎn)的擊 打力度、擊打點(diǎn)、出桿角度；和/或， 以用戶指定臺球桌上的某一顆臺球作為下一次叫位擊打的目標(biāo)球，根據(jù)臺球桿坐標(biāo)、 目標(biāo)球坐標(biāo)、母球坐標(biāo)和下一次叫位擊打的目標(biāo)球坐標(biāo)，計算出使母球運(yùn)行到能擊到所述 下一次叫位擊打的目標(biāo)球的位置。
5. -種投影式臺球擊球智能輔助方法，其特征在于，包括以下步驟： 在電腦（3)中建立臺球環(huán)境模型，模擬母球被擊打后的運(yùn)行軌跡、被母球直接/間接撞 擊的目標(biāo)球軌跡和母球、目標(biāo)球的反彈軌跡； 當(dāng)臺球（9)靜止時，捕捉臺球桌⑶上臺球（9)的圖像，得到臺球（9)的坐標(biāo)； 當(dāng)用戶俯身用臺球桿（10)瞄準(zhǔn)母球時，實(shí)時捕捉臺球桿（10)兩個端點(diǎn)的坐標(biāo)和擊打 方向，以臺球桿（10)桿頭指向的第一個球作為母球； 根據(jù)臺球（9)的坐標(biāo)，結(jié)合預(yù)設(shè)的臺球桿（10)擊打力度、擊打點(diǎn)和臺球桿水平方向夾 角計算出母球和其他目標(biāo)球即將運(yùn)行的軌跡；和/或， 以用戶指定臺球桌上沒有球的位置作為母球即將運(yùn)行軌跡的終點(diǎn)，根據(jù)臺球桿坐標(biāo)、 目標(biāo)球坐標(biāo)、母球坐標(biāo)和母球即將運(yùn)行軌跡的終點(diǎn)坐標(biāo)，計算出使母球到達(dá)指定終點(diǎn)的擊 打力度、擊打點(diǎn)、出桿角度和臺球即將運(yùn)行的軌跡；和/或， 以用戶指定臺球桌上的某一顆臺球作為下一次叫位擊打的目標(biāo)球，根據(jù)臺球桿坐標(biāo)、 目標(biāo)球坐標(biāo)、母球坐標(biāo)和下一次叫位擊打的目標(biāo)球坐標(biāo)，計算出使母球運(yùn)行到能擊到所述 下一次叫位擊打的目標(biāo)球的位置和臺球即將運(yùn)行的軌跡； 將臺球即將運(yùn)行的軌跡通過投影設(shè)備（6)投影到臺球桌（8)上。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的投影式臺球擊球智能輔助方法，其特征在于，所述臺球環(huán)境 模型為以下參數(shù)：臺球桌的長度、寬度、臺尼的摩擦系數(shù)、袋口形狀數(shù)據(jù)、庫邊彈力系數(shù)、臺 球間的摩擦系數(shù)、庫邊形狀、庫邊高度、臺球桿的桿頭大小、臺球桿桿頭與臺球的摩擦系數(shù)、 臺球的直徑、臺球的質(zhì)量、臺球在臺球桌上的彈力系數(shù)，結(jié)合用戶設(shè)定的擊打力度、擊打點(diǎn) 以及出桿角度信息規(guī)劃出物理學(xué)關(guān)系。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的投影式臺球擊球智能輔助方法，其特征在于，所述臺球坐標(biāo)、 臺球桿坐標(biāo)和擊打方向通過C語言調(diào)用開源計算機(jī)視覺庫OpenCV來比較當(dāng)前圖像與背景 圖像或是當(dāng)前圖像與前幀來獲得。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的投影式臺球擊球智能輔助方法，其特征在于，所述臺球坐標(biāo) 通過以下方式獲得：在臺球桌上沒有擺放臺球時，由圖像采集設(shè)備抓取一張圖片作為背景； 把臺球擺放在臺球桌之后或臺球擊打之后并靜止后的圖像與背景圖片比較，即可得到臺球 的位置的坐標(biāo)； 所述臺球桿兩個端點(diǎn)的坐標(biāo)通過以下方式獲得：當(dāng)臺球桌上的臺球靜止后，由圖像采 集設(shè)備抓取一張圖片作為背景，當(dāng)用戶用臺球桿瞄準(zhǔn)時，再抓取有臺球桿的圖片，并把這兩 張圖片進(jìn)行比較后可以得到用戶持桿瞄準(zhǔn)的圖像；再分析圖片中的具有球桿的長方形形狀 特征的部分，從而獲得臺球桿其中一部分的始末兩端的位置坐標(biāo)； 所述臺球桿的擊打方向通過以下方式獲得：根據(jù)臺球桿的始末點(diǎn)坐標(biāo) (11，71)，（12,72)，通過0=31'(^311((7211)/(12-11))的公式計算出臺球桿與水平方向 的角度；再分析球桿的圖像，較細(xì)的且指向臺球一端為桿頭，另一端為桿尾；結(jié)合臺球桿與 水平方向的角度與分析出的桿頭、桿尾結(jié)果就可以確定圖像臺球桿的擊打方向。
9. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的投影式臺球擊球智能輔助方法，其特征在于，所述當(dāng)用戶俯 身用臺球桿（10)瞄準(zhǔn)母球時，如果在預(yù)設(shè)時間內(nèi)圖像采集設(shè)備（7)采集到的臺球桿（10) 的位置沒有發(fā)生改變，則電腦（3)將母球和其他目標(biāo)球即將運(yùn)行的軌跡保持恒定不變，并 通過投影設(shè)備（6)投影到臺球桌（8)上，直至圖像采集設(shè)備（7)采集到臺球（9)的位置坐 標(biāo)產(chǎn)生變化。
10. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的投影式臺球擊球智能輔助方法，其特征在于，還包括：在電 腦（3)中記錄并保存臺球靜止時各個臺球的坐標(biāo)，在臺球位置發(fā)生變化后，在外界觸發(fā)條 件下將所述記錄的臺球坐標(biāo)投影到臺球桌上。
【文檔編號】A63D15/00GK104117202SQ201410312463
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年7月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月2日
【發(fā)明者】喬冰, 李姣昂 申請人:喬冰, 李姣昂