專利名稱：一種基于計(jì)算機(jī)的小球運(yùn)動處理方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種基于計(jì)算機(jī)的小球運(yùn)動處理方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
飛速發(fā)展的計(jì)算機(jī)技術(shù)正給人們帶來越來越多的便利，利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行小球運(yùn)動的健身項(xiàng)目就是其中一個方面的體現(xiàn)。目前在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行小球運(yùn)動，比如乒乓球、或網(wǎng)球、羽毛球等運(yùn)動或游戲的實(shí)現(xiàn)方式主要有以下兩種用計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)和鍵盤來操作。其中鍵盤用來處理打什么類型的球，一個按鍵對應(yīng)一個打球類型；鼠標(biāo)用來處理打球的力度，和方向、處理力度時，顯示器上會有一個表示力度的條狀圖形，當(dāng)鼠標(biāo)按鍵被按下時，此次打球的力度就選擇為條狀圖形所處位置標(biāo)識的力度；鼠標(biāo)左右移動的方向代表著打球的方向。使用帶有重力傳感器、陀螺儀、及少數(shù)按鍵的手柄。重力傳感器用于判斷打球時揮拍運(yùn)動的加速度，陀螺儀用于判斷運(yùn)動的方向，少數(shù)按鍵用于表示打球是什么類型。手柄的運(yùn)動加速度、方向、按鍵信息通過藍(lán)牙功能傳入到終端計(jì)算機(jī)，供小球運(yùn)動項(xiàng)目軟件使用?，F(xiàn)有技術(shù)存在著以下缺陷使用計(jì)算機(jī)鍵盤、鼠標(biāo)來進(jìn)行小球運(yùn)動，比如乒乓球、或網(wǎng)球、羽毛球等，其本身只是使用了人的手，且是用來按鼠標(biāo)和鍵盤，和真實(shí)的運(yùn)動相差甚遠(yuǎn)，如果按這種方式來實(shí)現(xiàn)運(yùn)動項(xiàng)目，那么所有的運(yùn)動項(xiàng)目毫無差異，所以，這種實(shí)現(xiàn)方式，只能算是一種小球游戲的實(shí)現(xiàn)方式。使用重力傳感器、陀螺儀、及少數(shù)按鍵實(shí)現(xiàn)的小球運(yùn)動中，雖然得到了打球時揮動球拍的加速度，運(yùn)動方向，和打球的類型，但是這里面有很多的缺陷，其中兩個最大的缺陷是，一、打球的類型是由按鍵給出的，和真實(shí)中人揮拍動作毫無關(guān)系；二、沒有讓用戶身臨其境的3D場景，未能準(zhǔn)確顯示用戶的位置，用戶的動作也未能很好體現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)的不能真實(shí)準(zhǔn)確地顯示用戶位置和揮拍動作、不能判斷球拍是否打中小球、不能判斷揮拍類型的缺陷，提供一種基于計(jì)算機(jī)的小球運(yùn)動處理方法及系統(tǒng)。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是提供一種基于計(jì)算機(jī)的小球運(yùn)動處理方法，通過視頻對球拍跟蹤點(diǎn)進(jìn)行識別，確定球拍位置，包括以下步驟1)采集球拍的位置數(shù)據(jù)，并計(jì)算出所述球拍的速度數(shù)據(jù)、力度數(shù)據(jù)和用戶的位置數(shù)據(jù)；2)計(jì)算擊球前小球的位置數(shù)據(jù)；3)根據(jù)所述球拍的位置數(shù)據(jù)和擊球前所述小球的位置數(shù)據(jù)判斷所述球拍是否打中所述小球；
4)根據(jù)所述球拍的速度數(shù)據(jù)和/或位置數(shù)據(jù)判斷所述球拍的揮拍類型，并根據(jù)所述球拍的力度數(shù)據(jù)計(jì)算擊球后所述小球的速度數(shù)據(jù)；5)計(jì)算擊球后所述小球的位置數(shù)據(jù)；6)判斷所述小球是否落入對手半球桌內(nèi)。在本發(fā)明所述的基于計(jì)算機(jī)的小球運(yùn)動處理方法中，所述步驟1)進(jìn)一步包括11)在所述球拍上設(shè)置跟蹤點(diǎn)，不斷采集攝像頭坐標(biāo)系中所述球拍的位置數(shù)據(jù)；12)將所述球拍的位置數(shù)據(jù)從所述攝像頭坐標(biāo)系映射到虛擬坐標(biāo)系，并實(shí)時顯示所述虛擬坐標(biāo)系中所述球拍的位置；13)根據(jù)所述球拍的位置數(shù)據(jù)計(jì)算所述用戶的位置數(shù)據(jù)，并實(shí)時顯示所述虛擬坐標(biāo)系中所述用戶的位置；14)根據(jù)所述球拍的位置數(shù)據(jù)計(jì)算所述球拍的速度數(shù)據(jù)和力度數(shù)據(jù)。在本發(fā)明所述的基于計(jì)算機(jī)的小球運(yùn)動處理方法中，所述步驟2、中，根據(jù)所述對手上次擊球后所述小球的速度數(shù)據(jù)計(jì)算擊球前所述小球的位置數(shù)據(jù)，并實(shí)時顯示所述虛擬坐標(biāo)系中擊球前所述小球的位置。在本發(fā)明所述的基于計(jì)算機(jī)的小球運(yùn)動處理方法中，所述步驟幻中，通過計(jì)算判斷所述小球的位置點(diǎn)到所述球拍所在平面的距離是否大于所述小球的半徑，大于則說明所述球拍和小球沒有相交，否則繼續(xù)計(jì)算判斷所述小球的位置點(diǎn)到所述球拍的位置點(diǎn)的距離是否大于所述球拍的半徑，大于則說明所述球拍和小球沒有相交，否則說明所述球拍和小球相交，如果相交則判斷所述球拍打中所述小球；如果不相交則判斷所述球拍沒有打中所述小球，本次擊球失敗。在本發(fā)明所述的基于計(jì)算機(jī)的小球運(yùn)動處理方法中，所述步驟4)進(jìn)一步包括41)根據(jù)所述球拍的速度數(shù)據(jù)判斷所述球拍的揮拍開始與結(jié)束；42)根據(jù)所述球拍的速度數(shù)據(jù)和/或位置數(shù)據(jù)判斷所述球拍的揮拍類型，并且根據(jù)所述球拍的揮拍類型和力度數(shù)據(jù)計(jì)算擊球后所述小球的速度數(shù)據(jù)；43)根據(jù)所述球拍的揮拍類型確定并顯示所述用戶的揮拍動作。在本發(fā)明所述的基于計(jì)算機(jī)的小球運(yùn)動處理方法中，所述球拍的揮拍類型包括平推球、向上挑球、扣殺球、削球，其中，所述平推球的特點(diǎn)是，所述球拍在左右和上下的位移較小，而向前的位移較大；所述向上挑球的特點(diǎn)是，所述球拍在左右的速度非常小，幾乎為零，而在向上有較明顯的速度；所述扣殺球的特點(diǎn)是，所述球拍在向下、向前和左右的速度都比較大；所述削球的特點(diǎn)是，所述球拍在向下、向前和左右的速度都不為零，但是所述速度比所述扣殺球要小。在本發(fā)明所述的基于計(jì)算機(jī)的小球運(yùn)動處理方法中，所述步驟幻中，根據(jù)擊球后所述小球的速度數(shù)據(jù)計(jì)算擊球后所述小球的位置數(shù)據(jù)，并實(shí)時顯示所述虛擬坐標(biāo)系中擊球后所述小球的位置。在本發(fā)明所述的基于計(jì)算機(jī)的小球運(yùn)動處理方法中，所述步驟6)中，通過判斷所述小球是否過網(wǎng)以及所述小球是否出界，來判斷所述小球是否落入所述對手半球桌內(nèi)，如果所述小球過網(wǎng)并且沒有出界則判斷所述小球落入所述對手半球桌內(nèi)，本次擊球成功；否則判斷所述小球沒有落入所述對手半球桌內(nèi)，本次擊球失敗。在本發(fā)明所述的基于計(jì)算機(jī)的小球運(yùn)動處理方法中，所述對手為虛擬人或其他用戶，其中，所述虛擬人的運(yùn)動由人工智能控制，所述其他用戶運(yùn)動的處理方法與所述用戶運(yùn)動的處理方法對應(yīng)相似。一種基于計(jì)算機(jī)的小球運(yùn)動處理系統(tǒng)，包括識別模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和顯示模塊， 其中，所述識別模塊用于不斷采集所述球拍的位置信息；所述數(shù)據(jù)處理模塊與所述識別模塊相連，用于獲取球拍的位置數(shù)據(jù)、速度數(shù)據(jù)、力度數(shù)據(jù)和用戶的位置數(shù)據(jù)，計(jì)算擊球前小球的位置數(shù)據(jù)，判斷所述球拍是否打中所述小球， 判斷所述球拍的揮拍類型并計(jì)算擊球后所述小球的速度數(shù)據(jù)，計(jì)算擊球后所述小球的位置數(shù)據(jù)，判斷所述小球落點(diǎn)是否對手半球桌內(nèi)；所述顯示模塊與所述數(shù)據(jù)處理模塊相連，用于實(shí)時顯示所述虛擬坐標(biāo)系中所述小球的位置、所述用戶球拍的位置、所述用戶的位置和揮拍動作，以及所述對手球拍的位置、 所述對手的位置和揮拍動作。在本發(fā)明所述的基于計(jì)算機(jī)的小球運(yùn)動處理系統(tǒng)中，所述系統(tǒng)還包括人工智能模塊，與顯示模塊相連接，用于控制所述虛擬人的運(yùn)動。在本發(fā)明所述的基于計(jì)算機(jī)的小球運(yùn)動處理系統(tǒng)中，所述系統(tǒng)還包括與所述識別模塊和數(shù)據(jù)處理模塊的功能以及連接方式對應(yīng)相似的另一套識別模塊和數(shù)據(jù)處理模塊。實(shí)施本發(fā)明所述的基于計(jì)算機(jī)的小球運(yùn)動處理方法及系統(tǒng)，具有以下有益效果能更準(zhǔn)確地反映出用戶的位置和動作，用戶在揮拍或持拍的各個時刻，球拍的位置都會如實(shí)的反應(yīng)在顯示器上。能準(zhǔn)確地判斷揮拍擊球時，是否真的擊打到了小球。依據(jù)揮拍動作開始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)的位置，以及球拍擊打到小球時的速度，可以判斷出此次擊球時什么動作類型，而不是隨心所欲的通過發(fā)按鍵來實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明接近真正的健身項(xiàng)目，可以讓用戶足不出戶就可以享受小球運(yùn)動，鍛煉身體。


下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，附圖中圖1是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例提供的基于計(jì)算機(jī)的小球運(yùn)動處理方法的攝像頭坐標(biāo)系示意圖；圖2是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例提供的基于計(jì)算機(jī)的小球運(yùn)動處理方法的虛擬坐標(biāo)系示意圖；圖3是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例提供的基于計(jì)算機(jī)的小球運(yùn)動處理方法的流程圖；圖4是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例提供的基于計(jì)算機(jī)的小球運(yùn)動處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本發(fā)明第二實(shí)施例提供的基于計(jì)算機(jī)的小球運(yùn)動處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖來說明具體實(shí)施方式
。
請參閱圖1，為本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例提供的基于計(jì)算機(jī)的小球運(yùn)動處理方法的攝像頭坐標(biāo)系示意圖。如圖1所示，攝像頭坐標(biāo)系原點(diǎn)為視頻攝像頭中心，X軸正方向?yàn)樗较蛴?，Y軸正方向?yàn)榇怪毕蛏?，Z軸正方向?yàn)樗较蚝?。該攝像頭坐標(biāo)系用于描述識別模塊中球拍和用戶的各項(xiàng)信息。請結(jié)合參閱圖2，為本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例提供的基于計(jì)算機(jī)的小球運(yùn)動處理方法的虛擬坐標(biāo)系示意圖。如圖2所示，虛擬坐標(biāo)系原點(diǎn)為球網(wǎng)中心，X軸正方向?yàn)槠叫星蚓W(wǎng)向右， Y軸正方向?yàn)榇怪钡孛嫦蛏希琙軸正方向?yàn)榇怪鼻蚓W(wǎng)向后。該虛擬坐標(biāo)系用于描述顯示模塊中球拍、小球、用戶和對手的各項(xiàng)信息。圖1示出的攝像頭坐標(biāo)系與圖2示出的虛擬坐標(biāo)系，對應(yīng)X軸、Y軸、Z軸分別擁有相同的正方向，相同的數(shù)值大小，因此，該攝像頭坐標(biāo)系中球拍和用戶的各項(xiàng)信息，可以直接應(yīng)用到該虛擬坐標(biāo)系中，形成一一對應(yīng)的映射關(guān)系。請參閱圖3，為本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例提供的基于計(jì)算機(jī)的小球運(yùn)動處理方法的流程圖。如圖3所示，該方法的流程包括以下步驟1)采集球拍的位置數(shù)據(jù)，并計(jì)算出所述球拍的速度數(shù)據(jù)、力度數(shù)據(jù)和用戶的位置數(shù)據(jù)；2)計(jì)算擊球前小球的位置數(shù)據(jù)；3)根據(jù)所述球拍的位置數(shù)據(jù)和擊球前所述小球的位置數(shù)據(jù)判斷所述球拍是否打中所述小球；4)根據(jù)所述球拍的速度數(shù)據(jù)和/或位置數(shù)據(jù)判斷所述球拍的揮拍類型，并根據(jù)所述球拍的力度數(shù)據(jù)計(jì)算擊球后所述小球的速度數(shù)據(jù)；5)計(jì)算擊球后所述小球的位置數(shù)據(jù)；6)判斷所述小球是否落入對手半球桌內(nèi)。上述步驟構(gòu)成用戶的一個擊球周期。用戶的擊球周期結(jié)束后，如果用戶擊球成功， 則對手的擊球周期開始。對手的擊球周期結(jié)束后，如果對手擊球成功，那么用戶的擊球周期再次開始。如此循環(huán)，直到用戶或者對手其中一方擊球失敗，則本局結(jié)束。如果用戶擊球失敗，那么本局對手勝利；如果對手擊球失敗，那么本局用戶勝利。該用戶的對手可以是虛擬人，即人機(jī)對戰(zhàn)，虛擬人由人工智能控制，而人工智能并非本發(fā)明的重點(diǎn)，因此不必闡述如何處理虛擬人的運(yùn)動。該用戶的對手也可以是其他用戶， 即兩名用戶對戰(zhàn)，其他用戶運(yùn)動的處理方法和該用戶運(yùn)動的處理方法類似，因此也不必闡述如何處理其他用戶的運(yùn)動。下面具體說明本發(fā)明所述方法中的各個步驟。步驟1)具體包括以下步驟11)在球拍上設(shè)置跟蹤點(diǎn)，識別模塊不斷采集攝像頭坐標(biāo)系中所述球拍的位置數(shù)
據(jù)，為——系列三元坐標(biāo)(X1, Yi, Z1), (x2, Y2, Z2) , ......, (Xi, yi Zi),......，其中(Xi, Ji, Z1)
代表著第i時刻，球拍的位置坐標(biāo)。。12)數(shù)據(jù)處理模塊將球拍的位置數(shù)據(jù)從攝像頭坐標(biāo)系映射到虛擬坐標(biāo)系，顯示模塊實(shí)時顯示虛擬坐標(biāo)系中球拍的位置。根據(jù)一一對應(yīng)的映射關(guān)系，可以將攝像頭坐標(biāo)中球拍的位置坐標(biāo)直接應(yīng)用到虛擬坐標(biāo)系中，同樣為三元坐標(biāo)(Xl，Y1, Z1), (x2, y2, Z2),……， (Xi^yijZi),……，其中(Xi，yi，Zi)代表著第i時亥ij，球拍的位置坐標(biāo)。
13)數(shù)據(jù)處理模塊根據(jù)球拍的位置數(shù)據(jù)計(jì)算用戶的位置數(shù)據(jù)，顯示模塊實(shí)時顯示虛擬坐標(biāo)系中用戶的位置?？梢愿鶕?jù)球拍位置的三元坐標(biāo)按照預(yù)先設(shè)定的對應(yīng)關(guān)系，比如函數(shù)計(jì)算出用戶位置的三元坐標(biāo)。14)數(shù)據(jù)處理模塊根據(jù)球拍的位置數(shù)據(jù)計(jì)算球拍的速度數(shù)據(jù)和力度數(shù)據(jù)。具體計(jì)算各個數(shù)據(jù)的公式如下第i 時刻的速度 Vix = (Xi-Xi^1)A, Viy = (Vi-Vi^1)A, Viz = (Vi-VH)A,其中 t = l/30s，速度是X、Y、Z三個方向上各個方向上的速度；第i 時刻的加速度 aix = (Vix-V(H)x) /t、aiy = (viy-v(i-1)y) /t、aiz = (viz-v(i_1)z) /t, 其中t = l/30s ；加速度是X、Y、Z三個方向上各個方向上的加速度；第i時刻的力度fix = aixXk、fiy = aiyXk、fiz = ZXk，其中k是一個比例系數(shù)， 力度是X、Y、Z三個方向上各個方向上的力度。步驟2)中，數(shù)據(jù)處理模塊根據(jù)對手上次擊球后小球的速度數(shù)據(jù)計(jì)算擊球前小球的位置數(shù)據(jù)，顯示模塊實(shí)時顯示虛擬坐標(biāo)系中擊球前小球的位置。步驟3)中，數(shù)據(jù)處理模塊通過計(jì)算判斷小球和球拍是否相交，從而判斷球拍是否打中小球，如果相交則判斷球拍打中小球；否則判斷球拍沒有打中小球，本次擊球失敗。具體包括以下步驟3 1)數(shù)據(jù)處理模塊計(jì)算小球與球拍所在平面之間的距離dl ；32)數(shù)據(jù)處理模塊判斷距離dl是否小于小球的半徑r，如果是則進(jìn)行下一步，否則判斷球拍沒有打中小球，本次擊球失??；33)數(shù)據(jù)處理模塊計(jì)算小球與球拍位置點(diǎn)之間的距離d2 ；34)數(shù)據(jù)處理模塊判斷距離d2是否小于球拍的半徑R，如果是則判斷球拍打中小球；否則判斷球拍沒有打中小球，本次擊球失?。?5)數(shù)據(jù)處理模塊記錄距離d2取到最小值的時刻，作為擊球時刻。步驟4)具體包括以下步驟41)數(shù)據(jù)處理模塊根據(jù)球拍的速度數(shù)據(jù)判斷球拍的揮拍開始與結(jié)束。已知第i 時亥|J，球拍在X、Y、ζ三個方向上的速度分別是vix、viy, Viz ；力度分別是fix、fiy、fiz。如
果三個方向上速度的合速度超過給定的閾值Vtl，S卩v =>v0，則判斷揮拍動作
開始，記錄下該時刻球拍位置的坐標(biāo)(xb，yb, zb) 0此后，當(dāng)合速度小于給定的閾值Vtl，即
V =」V 《< V0，則判斷揮拍動作結(jié)束，記錄下該時刻球拍位置的坐標(biāo)(χε，ye, ζε)，同時
記錄下動作開始到動作結(jié)束中各個時刻的合速度，并計(jì)算出合速度的平均值，記為;。42)數(shù)據(jù)處理模塊根據(jù)球拍的速度數(shù)據(jù)和/或位置數(shù)據(jù)判斷球拍的揮拍類型，并且根據(jù)球拍的揮拍類型和力度數(shù)據(jù)計(jì)算擊球后小球的速度數(shù)據(jù)。下述幾種類型的揮拍動作可以通過速度判斷，也可通過位置判斷，還可以通過速度和位置判斷。一、平推球。平推球的特點(diǎn)是，球拍在X軸方向(左右)，Y軸方向(上下)上的位移較小，而在Z軸負(fù)方向(向前)上的位移較大。因此，當(dāng)丨知-xJ <dx，|yb-yd| <dy，且
zb-ze >dz，其中dx、dy、dz為預(yù)先設(shè)定的閾值，則判斷此次揮拍動作為平推球。在本發(fā)明中平推球主要對小球在Z軸負(fù)方向上的速度影響較大，依據(jù)擊球時刻，在Z軸負(fù)方向上的用力fiz，給小球一個在Z軸負(fù)方向上的初速度，該速度與fiz成正比，在X軸、Y軸上的初速度直接賦予零值。也可以通過速度判斷是否為平推球，計(jì)算球拍在X軸、Y軸、Z軸方向的速度，如果球拍在Z軸負(fù)方向上的速度較大，且在X軸、Y軸方向的速度幾乎為零，則認(rèn)為是平推球。二、向上挑球。向上挑球的特點(diǎn)是，球拍在X軸方向(左右)上的速度非常小，幾乎為零，而在Y軸正方向(向上)上有較明顯的速度。因此，當(dāng)IvixI < Vq、IviyI > V' 0； 其中Vtl和V'。為預(yù)先設(shè)定的閾值，則判斷此次揮拍動作為向上挑球。在本發(fā)明中向上挑球主要對球在Y軸和Z軸方向上的速度影響較大，因此，依據(jù)擊球時刻，在Y軸、Z軸方向上的用力fiy、fiz ；給球在Y軸，Z軸上分別賦予一個同該軸方向上用力成正比的速度，而對于 X軸方向的速度直接賦予零值(力度也可以和速度成正比)。也可以通過速度判斷是否為向上挑球，判斷方法與平推球類似。三、扣殺球?？蹥⑶虻奶攸c(diǎn)是，球拍在Y軸負(fù)方向(向下)、Z軸負(fù)方向(向前)、X 軸方向(左右)上的速度都比較大。因此，當(dāng)IvixI > V0, Viy > V1, Viz > V2，其中v。、 V1^ V2為預(yù)先給定的閾值，即擊球時三個方向有較大的速度。使用扣殺球動作打球時，小球迅速向前下降如果向左的速度大于閾值，S卩IvixI >%且、-^>0則小球有向左偏移的運(yùn)動；如果向右的速度大于閾值，即IvixI > Vtl且< 0則小球有向右偏移的運(yùn)動。在本發(fā)明中，當(dāng)扣殺球動作擊打到小球后，對小球速度的賦值與此動作時在三個方向上的用力成正比，比例是預(yù)先設(shè)定的。四、削球。削球的特點(diǎn)是，球拍在Y軸負(fù)方向(向下)、Z軸負(fù)方向(向前)、X軸方向(左右)上的速度都不為零，但是速度比扣殺球要小。因此，當(dāng)％1>0、、、<0且 V' 0 > I VixI > V(I、V' 1 > I ViyI > Vl、V' 2 > I VizI > V2'其中 V' 0、V(l、V' l、Vl、V' 2、V2 為預(yù)先給定的閾值，則判斷此次揮拍動作為削球如果> O則為向右削球；如果
< 0則為向左削球。在本發(fā)明中，削球動作發(fā)生后，依據(jù)擊球時刻三個方向上的用力情況， 對球在三個方向上分別賦予一個與對應(yīng)方向上的用力情況成正比的速度，且給小球一個自旋速度，該自旋速度的大小與球擊時三個方向作用力的合力的絕對值成正比。以上所述的幾種揮拍類型僅為本發(fā)明實(shí)施例中所適用的揮拍類型，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，本發(fā)明還可以推及至適用其他更多種類的揮拍類型，并且均可以采用本發(fā)明提供的方法進(jìn)行處理。43)數(shù)據(jù)處理模塊根據(jù)球拍的揮拍類型確定用戶的揮拍動作，顯示模塊顯示用戶的揮拍動作，該揮拍動作為預(yù)先設(shè)定的。步驟幻中，數(shù)據(jù)處理模塊根據(jù)擊球后小球的速度數(shù)據(jù)計(jì)算擊球后小球的位置數(shù)據(jù)，顯示模塊實(shí)時顯示虛擬坐標(biāo)系中擊球后小球的位置。步驟6)中，數(shù)據(jù)處理模塊通過判斷小球是否過網(wǎng)以及小球是否出界，來判斷小球是否落入對手半球桌內(nèi)，如果小球過網(wǎng)并且沒有出界則判斷小球落入對手半球桌內(nèi)，本次擊球成功；否則判斷小球沒有落入對手半球桌內(nèi)，本次擊球失敗。具體包括以下步驟61)數(shù)據(jù)處理模塊不斷檢測小球的位置數(shù)據(jù)，當(dāng)檢測到Z軸方向上的位置坐標(biāo)值出現(xiàn)零值，此時Y軸正方向上的位置坐標(biāo)值大于網(wǎng)的高度，并且X軸方向上的位置坐標(biāo)絕對值小于網(wǎng)的二分之一寬度，則判斷小球過網(wǎng)，否則判斷小球沒過網(wǎng)，擊球失敗。61)數(shù)據(jù)處理模塊不斷檢測小球的位置數(shù)據(jù)，當(dāng)檢測到X、Y、Z三個方向中，任意一方向上的小球的位置坐標(biāo)絕對值超過對方半球卓的邊界坐標(biāo)絕對值，則判斷小球出界，擊球失敗，否則判斷小球沒出界，擊球成功。上述擊球周期適用于用戶發(fā)球和接球兩種情況。請參閱圖4，為本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例提供的基于計(jì)算機(jī)的小球運(yùn)動處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖4所示，該系統(tǒng)包括識別模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、顯示模塊和人工智能模塊，適用于用戶與虛擬人對戰(zhàn)，即人機(jī)對戰(zhàn)。識別模塊用于不斷采集球拍的位置信息。識別模塊可以是具有跟蹤點(diǎn)識別功能的攝像頭，以每秒鐘30次的頻率對跟蹤點(diǎn)進(jìn)行識別，并記錄該跟蹤點(diǎn)，即球拍的位置。數(shù)據(jù)處理模塊與識別模塊相連，用于獲取球拍的位置數(shù)據(jù)、速度數(shù)據(jù)、力度數(shù)據(jù)和用戶的位置數(shù)據(jù)，計(jì)算擊球前小球的位置數(shù)據(jù)，判斷球拍是否打中小球，判斷球拍的揮拍類型并計(jì)算擊球后小球的速度數(shù)據(jù)，計(jì)算擊球后小球的位置數(shù)據(jù)，判斷小球落點(diǎn)是否對手半球桌內(nèi)。數(shù)據(jù)處理模塊可以是計(jì)算機(jī)處理器。顯示模塊與處理模塊相連，用于實(shí)時顯示虛擬坐標(biāo)系中小球的位置、用戶球拍的位置、用戶的位置和揮拍動作，以及對手球拍的位置、對手的位置和揮拍動作。顯示模塊可以是顯示器。人工智能模塊與顯示模塊相連用于控制虛擬人的運(yùn)動。人工智能模塊可以是人工智能控制器。請結(jié)合參閱圖5，本發(fā)明第二實(shí)施例提供的基于計(jì)算機(jī)的小球運(yùn)動處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖5所示，該系統(tǒng)包括依次相連的識別模塊A、數(shù)據(jù)處理模塊A、顯示模塊、數(shù)據(jù)處理模塊B、識別模塊B，適用于兩名用戶對戰(zhàn)。比較圖4和圖5，不同之處在于，第二實(shí)施例用識別模塊B和數(shù)據(jù)處理模塊B來取代優(yōu)選實(shí)施例中的人工智能模塊。因此，第二實(shí)施例中的對手可以是另一名用戶。用于處理兩名用戶運(yùn)動的識別模塊和數(shù)據(jù)處理對應(yīng)相似，此處不再贅述。下面詳細(xì)地描述如何利用本發(fā)明提供的方法及系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)羽毛球運(yùn)動項(xiàng)目。啟動終端計(jì)算機(jī)，進(jìn)入虛擬健身大廳，啟動羽毛球項(xiàng)目，做些必要的準(zhǔn)備工作，比如，手持羽毛球拍，這樣就可以通過球拍的數(shù)據(jù)點(diǎn)表明用戶前后、左右、上下方向的運(yùn)動；球拍的數(shù)據(jù)點(diǎn)同時也被用于判斷球拍的位置、以及揮拍的動作類型。羽毛球項(xiàng)目程序啟動后顯示器上出現(xiàn)羽毛球打球場景，靠近顯示器外面的場地屬于現(xiàn)實(shí)中人的場地，場地中有一個手持羽毛球拍的3D動畫人物，代表著用戶，用戶的動作， 位置變化都會在這個3D動畫人物中得到體現(xiàn)，比如當(dāng)球拍往左、右、前、后移動時，3D動畫人物也會往左、右、前、后做出相同距離的移動；用戶舉起，放下，平持羽毛球拍時，3D動畫人物也會舉起，放下，平持羽毛球拍；同樣，用戶以各種方式打球時，3D動畫人物手中的羽毛球拍也會經(jīng)歷用戶手里羽毛球所經(jīng)歷的位置，羽毛球拍的空間位置數(shù)據(jù)則直接對應(yīng)于3D 動畫人物手中的羽毛球拍的位置。當(dāng)羽毛球運(yùn)動開始后，分以下幾個步驟進(jìn)行。第一步發(fā)球，真實(shí)打球的時候，在發(fā)球時用戶需要向上拋球，在視頻攝像頭前，用戶同樣需要一個上拋動作，可以上揚(yáng)手中的羽毛球拍，根據(jù)羽毛球拍上升過程中的速度，決定拋出的球的高度；然后可以像實(shí)現(xiàn)中打球一樣，將球打出去，在這個拋棄、打球的發(fā)球過程，會一直計(jì)算球拍的位置和球的位置，若兩者位置相交，則球被擊中了，擊中后，球就會按被擊的情況做出運(yùn)動動作。至此，一個完整的發(fā)球過程結(jié)束了。
第二步發(fā)球后，球會有三種結(jié)果，a、球打出場了，b、球在球桌上沒有過網(wǎng)，C、球打到了對方場地，發(fā)球成功；對于a、b兩種情況可以直接處理為發(fā)球失敗，需要繼續(xù)處理的是 c種情況。此時，球已經(jīng)傳到了對方場地，這時該對手接球，即一個具有人工智能的虛擬人接球，它接/發(fā)球的水平依據(jù)設(shè)定而已，在本發(fā)明中，主要闡述的是用戶打球動作、以及打球效果如何在顯示器上顯示出來，而人工智能并非本發(fā)明的重點(diǎn)，所以不闡述具有人工智能的虛擬人是如何接發(fā)球的。第三步接球，當(dāng)具有人工智能的虛擬人發(fā)球成功，或者成功接到用戶打過去的球，就輪到用戶接球了。首先，用戶要評估代表自己的3D動畫人物離將要接的球的位置，若代表用戶的3D動畫人物離估計(jì)的落球點(diǎn)較遠(yuǎn)，則需要移動自己的身體位置，移動身體的過程中，代表用戶的3D動畫人物也會做出相同的位置移動，因此，跟現(xiàn)實(shí)中打球一樣，先估計(jì)到落球點(diǎn)在哪個位置，然后做出相應(yīng)的移動，若落球點(diǎn)在3D動畫人物左邊，向左邊移動；若落球點(diǎn)在3D動畫人物左前方，向左前方移動；若具有人工智能的虛擬人打過來力度較大， 且離球網(wǎng)的距離較遠(yuǎn)，而代表用戶的3D動畫人物離球桌較近，用戶需要往后移動；移動到其他位置接球的各種情況的道理和這里列舉的相同。移動到合適的位置后，就可以像現(xiàn)實(shí)中打球一樣，可以扣球，削球，平推球等等，具體應(yīng)該怎么接球，應(yīng)該視對手打過來的球，和自己個人打球水平、習(xí)慣而定。但無論以什么方式去接球，本發(fā)明中，首先判斷此次揮拍接球是否打中了球，如果沒有打中球，則接球失敗，若接到了球，則按照此次接球的動作類型，以及力度等因素，改變球的運(yùn)動速度、旋轉(zhuǎn)速度。然后，計(jì)算此次接球后，球在各個時刻的空間位置，若落入對方半球桌之外，則此次接球失敗，重新發(fā)球或接人工智能虛擬人發(fā)過來的球；若落入對方半球桌之內(nèi)，則此次接球成功，繼續(xù)準(zhǔn)備接下一個球。至此，完整地描述了如何利用本發(fā)明提供的方法及系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)羽毛球運(yùn)動項(xiàng)目。以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。
1權(quán)利要求
1.一種基于計(jì)算機(jī)的小球運(yùn)動處理方法，其特征在于，包括以下步驟1)采集球拍的位置數(shù)據(jù)，并計(jì)算出所述球拍的速度數(shù)據(jù)、力度數(shù)據(jù)和用戶的位置數(shù)據(jù)；2)計(jì)算擊球前小球的位置數(shù)據(jù)；3)根據(jù)所述球拍的位置數(shù)據(jù)和擊球前所述小球的位置數(shù)據(jù)判斷所述球拍是否打中所述小球；4)根據(jù)所述球拍的速度數(shù)據(jù)和/或位置數(shù)據(jù)判斷所述球拍的揮拍類型，并根據(jù)所述球拍的力度數(shù)據(jù)計(jì)算擊球后所述小球的速度數(shù)據(jù)；5)計(jì)算擊球后所述小球的位置數(shù)據(jù)；6)判斷所述小球是否落入對手半球桌內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于計(jì)算機(jī)的小球運(yùn)動處理方法，其特征在于，所述步驟1) 進(jìn)一步包括11)在所述球拍上設(shè)置跟蹤點(diǎn)，不斷采集攝像頭坐標(biāo)系中所述球拍的位置數(shù)據(jù)；12)將所述球拍的位置數(shù)據(jù)從所述攝像頭坐標(biāo)系映射到虛擬坐標(biāo)系，并實(shí)時顯示所述虛擬坐標(biāo)系中所述球拍的位置；13)根據(jù)所述球拍的位置數(shù)據(jù)計(jì)算所述用戶的位置數(shù)據(jù)，并實(shí)時顯示所述虛擬坐標(biāo)系中所述用戶的位置；14)根據(jù)所述球拍的位置數(shù)據(jù)計(jì)算所述球拍的速度數(shù)據(jù)和力度數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于計(jì)算機(jī)的小球運(yùn)動處理方法，其特征在于，所述步驟2) 中，根據(jù)所述對手上次擊球后所述小球的速度數(shù)據(jù)計(jì)算擊球前所述小球的位置數(shù)據(jù)，并實(shí)時顯示所述虛擬坐標(biāo)系中擊球前所述小球的位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于計(jì)算機(jī)的小球運(yùn)動處理方法，其特征在于，所述步驟3) 中，通過計(jì)算判斷所述小球的位置點(diǎn)到所述球拍所在平面的距離是否大于所述小球的半徑，大于則說明所述球拍和小球沒有相交，否則繼續(xù)計(jì)算判斷所述小球的位置點(diǎn)到所述球拍的位置點(diǎn)的距離是否大于所述球拍的半徑，大于則說明所述球拍和小球沒有相交，否則說明所述球拍和小球相交，如果相交則判斷所述球拍打中所述小球；如果不相交則判斷所述球拍沒有打中所述小球，本次擊球失敗。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于計(jì)算機(jī)的小球運(yùn)動處理方法，其特征在于，所述步驟4) 進(jìn)一步包括41)根據(jù)所述球拍的速度數(shù)據(jù)判斷所述球拍的揮拍開始與結(jié)束；42)根據(jù)所述球拍的速度數(shù)據(jù)和/或位置數(shù)據(jù)判斷所述球拍的揮拍類型，并且根據(jù)所述球拍的揮拍類型和力度數(shù)據(jù)計(jì)算擊球后所述小球的速度數(shù)據(jù)；43)根據(jù)所述球拍的揮拍類型確定并顯示所述用戶的揮拍動作。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于計(jì)算機(jī)的小球運(yùn)動處理方法，其特征在于，所述球拍的揮拍類型包括平推球、向上挑球、扣殺球、削球，其中，所述平推球的特點(diǎn)是，所述球拍在左右和上下的位移較小，而向前的位移較大；所述向上挑球的特點(diǎn)是，所述球拍在左右的速度非常小，幾乎為零，而在向上有較明顯的速度；所述扣殺球的特點(diǎn)是，所述球拍在向下、向前和左右的速度都比較大；所述削球的特點(diǎn)是，所述球拍在向下、向前和左右的速度都不為零，但是所述速度比所述扣殺球要小。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于計(jì)算機(jī)的小球運(yùn)動處理方法，其特征在于，所述步驟5) 中，根據(jù)擊球后所述小球的速度數(shù)據(jù)計(jì)算擊球后所述小球的位置數(shù)據(jù)，并實(shí)時顯示所述虛擬坐標(biāo)系中擊球后所述小球的位置。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于計(jì)算機(jī)的小球運(yùn)動處理方法，其特征在于，所述步驟6) 中，通過判斷所述小球是否過網(wǎng)以及所述小球是否出界，來判斷所述小球是否落入對手半球桌內(nèi)，如果所述小球過網(wǎng)并且沒有出界則判斷所述小球是否落入對手半球桌內(nèi)，本次擊球成功；否則判斷所述小球沒有落入所述對手半球桌內(nèi)，本次擊球失敗。
9.根據(jù)權(quán)利要求1、3、8中任意一項(xiàng)所述的基于計(jì)算機(jī)的小球運(yùn)動處理方法，其特征在于，所述對手為虛擬人或其他用戶，其中，所述虛擬人的運(yùn)動由人工智能控制，所述其他用戶運(yùn)動的處理方法與所述用戶運(yùn)動的處理方法對應(yīng)相似。
10.一種基于計(jì)算機(jī)的小球運(yùn)動處理系統(tǒng)，其特征在于，包括識別模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和顯示模塊，其中，所述識別模塊用于不斷采集所述球拍的位置信息；所述數(shù)據(jù)處理模塊與所述識別模塊相連，用于獲取球拍的位置數(shù)據(jù)、速度數(shù)據(jù)、力度數(shù)據(jù)和用戶的位置數(shù)據(jù)，計(jì)算擊球前小球的位置數(shù)據(jù)，判斷所述球拍是否打中所述小球，判斷所述球拍的揮拍類型并計(jì)算擊球后所述小球的速度數(shù)據(jù)，計(jì)算擊球后所述小球的位置數(shù)據(jù)，判斷所述小球落點(diǎn)是否對手半球桌內(nèi)；所述顯示模塊與所述數(shù)據(jù)處理模塊相連，用于實(shí)時顯示所述虛擬坐標(biāo)系中所述小球的位置、所述用戶球拍的位置、所述用戶的位置和揮拍動作，以及所述對手球拍的位置、所述對手的位置和揮拍動作。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的基于計(jì)算機(jī)的小球運(yùn)動處理系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括人工智能模塊，與顯示模塊相連接，用于控制所述虛擬人的運(yùn)動。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的基于計(jì)算機(jī)的小球運(yùn)動處理系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括與所述識別模塊和數(shù)據(jù)處理模塊的功能以及連接方式對應(yīng)相似的另一套識別模塊和數(shù)據(jù)處理模塊。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于計(jì)算機(jī)的小球運(yùn)動處理方法，包括以下步驟采集球拍的位置數(shù)據(jù)，并計(jì)算出所述球拍的速度數(shù)據(jù)、力度數(shù)據(jù)和用戶的位置數(shù)據(jù)；計(jì)算擊球前小球的位置數(shù)據(jù)；根據(jù)所述球拍的位置數(shù)據(jù)和擊球前所述小球的位置數(shù)據(jù)判斷所述球拍是否打中所述小球；根據(jù)所述球拍的速度數(shù)據(jù)和/或位置數(shù)據(jù)判斷所述球拍的揮拍類型，并根據(jù)所述球拍的力度數(shù)據(jù)計(jì)算擊球后所述小球的速度數(shù)據(jù)；計(jì)算擊球后所述小球的位置數(shù)據(jù)；判斷所述小球是否落入對手半球桌內(nèi)。本發(fā)明還公開了實(shí)現(xiàn)該方法的系統(tǒng)。利用本發(fā)明公開的方法和系統(tǒng)，能更準(zhǔn)確地反映出用戶位置和揮拍動作，能準(zhǔn)確地判斷出是否打中了小球，并且能判斷揮拍的動作類型，十分接近真實(shí)的健身項(xiàng)目。
文檔編號G06F3/01GK102446359SQ201010504158
公開日2012年5月9日 申請日期2010年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月12日
發(fā)明者劉琦, 彭立焱, 曹立, 陳亮亮 申請人:深圳泰山在線科技有限公司