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一种基于目标检测与单视角判分的乒乓球娱乐服务系统   0    0

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专利申请流程有哪些步骤?
专利申请流程图
申请
申请号:指国家知识产权局受理一件专利申请时给予该专利申请的一个标示号码。唯一性原则。
申请日:提出专利申请之日。
2020-11-23
授权
授权指对发明专利申请经实质审查没有发现驳回理由,授予发明专利权;或对实用新型或外观设计专利申请经初步审查没有发现驳回理由,授予实用新型专利权或外观设计专利权。
2021-08-17
预估到期
发明专利权的期限为二十年,实用新型专利权期限为十年,外观设计专利权期限为十五年,均自申请日起计算。专利届满后法律终止保护。
2030-11-23
基本信息
有效性 有效专利 专利类型 实用新型
申请号 CN202022724234.4 申请日 2020-11-23
公开/公告号 CN213965069U 公开/公告日 2021-08-17
授权日 2021-08-17 预估到期日 2030-11-23
申请年 2020年 公开/公告年 2021年
缴费截止日
分类号 A63B67/04A63B71/06A63B47/02 主分类号 A63B67/04
是否联合申请 独立申请 文献类型号 U
独权数量 1 从权数量 5
权利要求数量 6 非专利引证数量 0
引用专利数量 0 被引证专利数量 0
非专利引证
引用专利 被引证专利
专利权维持 2 专利申请国编码 CN
专利事件 事务标签 授权
申请人信息
申请人 第一申请人
专利权人 杭州电子科技大学 当前专利权人 杭州电子科技大学
发明人 李伟、郑雨欣、顾程鑫、黄继业、毛艺淇、甘怡韵 第一发明人 李伟
地址 浙江省杭州市下沙高教园区2号大街 邮编 310018
申请人数量 1 发明人数量 6
申请人所在省 浙江省 申请人所在市 浙江省杭州市
代理人信息
代理机构
专利代理机构是经省专利管理局审核,国家知识产权局批准设立,可以接受委托人的委托,在委托权限范围内以委托人的名义办理专利申请或其他专利事务的服务机构。
杭州君度专利代理事务所 代理人
专利代理师是代理他人进行专利申请和办理其他专利事务,取得一定资格的人。
杨舟涛
摘要
本实用新型公开了一种基于目标检测与单视角判分的乒乓球娱乐服务系统,所述的计分系统包括高速工业摄像头、第一处理器模块、显示屏模块、音响模块;计分系统采用模块化结构,高速工业摄像头、显示屏模块、音响模块与第一与处理器模块相连;捡球系统包括语音接收模块、摄像头模块、红外避障模块、第二处理器模块、轮组模块、机器臂模块和电源;语音接收模块、摄像头模块、红外避障模块、轮组模块、机械臂模块与第二处理器模块相连接,电源给整个系统供电。本实用新型易于安装,易于使用,有较高的实时性,与能够有效、实时地得出比赛比分,并进行展示与语音播报,同时开始去捡球。
  • 摘要附图
    一种基于目标检测与单视角判分的乒乓球娱乐服务系统
  • 说明书附图:图1
    一种基于目标检测与单视角判分的乒乓球娱乐服务系统
法律状态
序号 法律状态公告日 法律状态 法律状态信息
1 2021-08-17 授权
权利要求
权利要求书是申请文件最核心的部分,是申请人向国家申请保护他的发明创造及划定保护范围的文件。
1.一种基于目标检测与单视角判分的乒乓球娱乐服务系统,由计分系统、捡球系统组成,其特征在于:
所述的计分系统包括高速工业摄像头、第一处理器模块、显示屏模块、音响模块;计分系统采用模块化结构,高速工业摄像头通过USB3.0接口直接第一与处理器模块相连,显示屏模块通过HDMI接口与第一处理模块连接,音响模块通过Line Out接口与第一处理器模块连接;
捡球系统包括语音接收模块、摄像头模块、红外避障模块、第二处理器模块、轮组模块、机器臂模块、电源;所述轮组模块设置在捡球系统底部用来自由移动,语音接收模块直接与第二处理器模块相连接,摄像头模块通过USB2.0接口直接与第二处理器模块相连,红外避障模块直接与第二处理器模块相连接,轮组模块通过一块驱动板间接与第二处理器模块连接,机械臂模块直接与第二处理器模块连接,电源给整个系统供电。

2.根据权利要求1所述的一种基于目标检测与单视角判分的乒乓球娱乐服务系统,其特征在于:所述的第一处理器模块选用intel的CORE i3 8th为核心模块。

3.根据权利要求1所述的一种基于目标检测与单视角判分的乒乓球娱乐服务系统,其特征在于:所述的高速工业摄像头选用高达210帧的C口摄像头。

4.根据权利要求1所述的一种基于目标检测与单视角判分的乒乓球娱乐服务系统,其特征在于:所述的第二处理器模块选用树莓派4B。

5.根据权利要求1所述的一种基于目标检测与单视角判分的乒乓球娱乐服务系统,其特征在于:所述的轮组模块选用4个麦克纳姆轮。

6.根据权利要求1所述的一种基于目标检测与单视角判分的乒乓球娱乐服务系统,其特征在于:机器臂模块采用四自由度金属机械臂,由四个舵机组成。
说明书

技术领域

[0001] 本实用新型属于物体检测与识别领域,尤其是一种基于目标检测与单视角判分的乒乓球娱乐服务系统。

背景技术

[0002] 在传统的乒乓球娱乐中,往往没有裁判,这时就需要双方选手时刻记住比分,同时每次将球击飞时,都需要选手去人为的捡球,这在一定程度上减少了乒乓球的娱乐性。与传统的娱乐方式相比,本实用新型具有无人力资源消耗、全天待机、实时性及性能稳定等突出特点。实用新型内容
[0003] 本实用新型针对现有乒乓球娱乐服务的不足,提供了一种基于目标检测与单视角判分的乒乓球娱乐服务系统。
[0004] 为实现以上目的,本实用新型采用的技术方案为:
[0005] 所述的计分系统包括高速工业摄像头、第一处理器模块、显示屏模块、音响模块;计分系统采用模块化结构,高速工业摄像头通过USB3.0接口直接第一与处理器模块相连,显示屏模块通过HDMI接口与第一处理模块连接,音响模块通过Line Out接口与第一处理器模块连接;
[0006] 捡球系统包括语音接收模块、摄像头模块、红外避障模块、第二处理器模块、轮组模块、机器臂模块、电源;所述轮组模块设置在捡球系统底部用来自由移动,语音接收模块直接与第二处理器模块相连接,摄像头模块通过USB2.0接口直接与第二处理器模块相连,红外避障模块直接与第二处理器模块相连接,轮组模块通过一块驱动板间接与第二处理器模块连接,机械臂模块直接与处理器模块连接,电源给整个系统供电。
[0007] 作为优选,所述的第一处理器模块选用intel的CORE i3 8th为核心模块,用于实现整个系统的运行管理和控制;
[0008] 作为优选,所述的高速工业摄像头选用高达210帧的C口摄像头,用于实现整个系统视频的本地输入;
[0009] 作为优选,所述的第二处理器模块选用树莓派4B;用于实现整个系统的运行管理和控制;
[0010] 作为优选,所述的轮组模块选用4个麦克纳姆轮。
[0011] 作为优选,机器臂模块采用四自由度金属机械臂,由四个舵机组成。
[0012] 显示屏模块选用32英寸E32C高清液晶屏;音频模块选用普通小音箱。
[0013] 语音接收模块需用普通麦克风;摄像头需用普通USB免驱摄像头,用于捕捉识别画面;红外避障模块采用红外光电传感器。
[0014] 本实用新型所具有的有益效果是:计分系统采用本地高速工业摄像头抓取比赛画面的方式,通过目标检测与轨迹预测并结合单视角下的乒乓球判分,得到当前赛事状况,并在提供清晰的比分结果展示以及及时的语音播报,之后捡球系统会根据语音播报的内容自动唤醒,开始检测并识别周围的乒乓球,当识别到乒乓球时,会先快速后慢速的向乒乓球所在方位靠近,当足够近时机械臂会将球抓取并抛掷到车上的球筐中。与传统的乒乓球娱乐方式比较,不论是投资、运行的经济性、还是系统的持久性、移植性、自动化程度等方面都具有优势。

实施方案

[0016] 下面结合附图和实例对本实用新型进一步说明。
[0017] 如图1所示,一种基于目标检测与单视角判分的乒乓球娱乐服务系统,由计分系统、捡球系统组成。
[0018] 计分系统包括高速工业摄像头、处理器模块、显示屏模块、音响模块;高速工业摄像头通过USB3.0接口直接与嵌入式处理器相连,高速工业摄像头为可编程式的,系统采用Opencv库驱动摄像头,并配置摄像头的相关参数,如:曝光时间、对比度、图像增益、伽马值等,增强系统对环境的鲁棒性;图像预处理模块主要分为乒乓球桌识别与乒乓球的位置检测。处理器模块上安装的是Ubuntu18.04系统,采用QT进行界面的开发,Opencv进行相关的算法处理,判分结果通过HDMI接口与Line Out接口输出。单视角下的判分程序采用状态机的思想设计,设计为五个状态:初始态、发球态、发球过网态、正常击回态、正常对打态;同时辅以定时器判断球是否未被正常击回;显示屏模块通过HDMI接口与嵌入式模块连接,分辨率设置为1920X1080;音频模块通过Line Out接口与嵌入式模块连接,调整到最大功率输出,语音播报的来源为用迅雷文字转语音助手预先生成的本地MP4音频文件。
[0019] 捡球系统捡球系统包括语音接收模块、摄像头模块、红外避障模块、处理器模块、轮组模块、机器臂模块、电源;处理器模块语音接收模块采用无线麦克风,以UHF的通信方式传输信息;摄像头模块采用普通USB免驱摄像头,直接与处理器模块相连;红外避障模块采用漫反射三线红外探头,可调感应距离80cm;处理器模块上安装的是Raspbian Buster系统,采用python进行开发,Opencv进行相关的算法处理,通过GPIO控制外围模块;轮组模块与驱动板直接相连,采用四个直流减速电机驱动四个麦克纳姆轮。机器臂模块采用四自由度金属机械臂,由四个舵机组成,处理器模块通过输出不同的PWM波,控制四个舵机旋转不同的角度,实现捡球功能。
[0020] 一种基于目标检测与单视角判分的乒乓球娱乐服务系统其基本工作流程是嵌入式处理器通过无线鼠标操控选择的相应功能。在本地模式下,嵌入式处理器调用高速工业摄像头实时抓取比赛画面,然后先进行乒乓球桌的识别。乒乓球桌识别使用canny边缘检测算法及霍夫直线变化确定乒乓球桌边缘,得到乒乓球桌的矩形框区域。之后系统会不断检测乒乓球,乒乓球的检测采用混合高斯背景建模的方式,分割运动前景,通过开运算与闭运算进行图像去噪处理,此时会存在许多错误样本,依据乒乓球的颜色、面积、周长、圆形度以及梯度特征进行筛选。得到乒乓球轮廓坐标,最后,通过粒子滤波算法预测乒乓球未来轨迹。最后系统根据识别到的乒乓球位置以及球桌区域,结合单视角下的乒乓球判分程序,实时给出判分结果并通过显示屏与语音播报的方式输出比分;该过程属于现有技术。
[0021] 当语言播报比分后,语音模块检测到关键词,捡球机器人开始运作。运作流程如下,先打开小车上的摄像头,在视野范围内搜寻乒乓球。若未找到,机器人会自行转动,以寻找球的位置。若已找到,机器人会根据球的轮廓坐标进行移动,并将球放在视野的正中央,之后机器人前进。在前进的过程中,机器人还会随时改变摄像头位置,避免乒乓球消失在视野中。在接近球的时候,机器人会放慢前进速度,以实现精准捕捉乒乓球。当球进入机械臂夹取区域内时,机械臂合拢,夹取到球后,机械臂整体做抛球运动,将球抛入小车上的球框中,最后机械臂恢复到初始原来,完成一次完整的捡球过程,之后可再次将机器人唤醒进行捡球。
[0022] 以上所述,仅为本实用新型较佳的具体实施方式,但本实用新型的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内,根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

附图说明

[0015] 图1为本实用新型的系统结构示意图。
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