红外投影式台球娱乐系统及其实现方法
【专利摘要】本发明为红外投影式台球娱乐系统及其实现方法。系统包括台球桌、图像采集设备、投影设备、电脑，还设有中空台球照明灯、红外线补光灯、投影吊架和图像采集设备吊架。电脑控制图像采集设备切换到可见光滤片，并控制图像采集设备捕捉台球桌上台球的运动影像信息，得到所述影像信息中的台球的位置、运动轨迹和运动结果的信息；电脑再根据所述台球的运动轨迹和/或台球的运动结果，控制投影设备在台球桌上播放对应的特效画面和/或由电脑播放对应的音效。本发明在真实台球的撞击、运动、停止、落袋、撞库等过程中，实时地把动画特效和音效紧密结合起来，增加了在台球的运动过程的娱乐性，增强了台球的吸引力。
【专利说明】红外投影式台球娱乐系统及其实现方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及红外线技术、投影技术电脑软件系统，可应用于台球运动中的八球、九 球、斯诺克等台球运动的娱乐活动，适用于初、中、高级各类台球爱好者，具体属于红外投影 式台球娱乐系统及其实现方法。
【背景技术】
[0002] 台球是一项有着深厚群众基础的娱乐活动。因为其玩法简单，但变化多样，而且对 个人技术水平要求较高，因此吸引着各个层次的爱好者。可是，台球训练却是一件枯燥而艰 苦的事情，这让大多数人忘而却步。如果能将颜色单一的球台变得五彩缤纷、动感十足，同 时将台球的训练课程变成一个个台球游戏，那么势必会吸引更多的人来加入这项绅士运动 中来。
[0003] 现有的相关技术有"投影式台球训练系统及其实现方法"（专利号： ZL201110312228. 0)。该技术存在以下问题：
[0004] 1.比较注重于台球的专业训练，适合于专业球员，对入门者的吸引力不强。如果在 该技术的基础上进行突破性改进，则可以增强大大增加台球的娱乐性。
[0005] 2.在系统运行时，当有视频或图片的影像投影到有台球的台球桌时，摄像头捕捉 到的图像信息中混杂着真实台球图像和其他投影的影像。当用电脑分析图片时，很难分析 出台球的真实位置在哪？也分不清哪些是前景？哪些是背景？
[0006] 3.该系统必须要在比较苛刻的光照环境下才能顺利运行，否则会因为光照的方向 的变化而产生阴影，从而影响电脑分析；也会因为光量的减少或增加而影响图像捕捉效果； 还会因为色温的变化影响台球在图像捕捉时的颜色等等。这种光照环境在爱好者经常出入 的台球会所是不容易达到的，所以该系统要想顺利运行，必须付出很高的环境成本。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的是针对上述"投影式台球训练系统及其实现方法"存在的几个问题， 提供一种能增强台球娱乐性、获取桌面台球信息更快速准确、受环境光影响较小、实现成本 更低的红外投影式台球娱乐系统及其实现方法，能吸引更多的台球爱好者加入台球的这项 运动中，并在多样有趣的台球游戏中提高个人的台球水平。
[0008] 本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种红外投影式台球娱乐系统，包 括图像采集设备、投影设备、电脑，图像采集设备的信号输出端接至电脑的输入端，投影设 备的输入端接电脑的输出端并由电脑控制，还设有中空台球照明灯、红外线补光灯、投影吊 架和图像采集设备吊架；红外线补光灯固定在中空台球灯上，并其照明端与中空台球灯下 端持平；图像采集设备安装在图像采集设备吊架的底端，并其头端部对准中空台球灯的中 空部分的中心并且不低于中空台球灯下端；中空台球灯悬挂于台球桌上方，使图像采集设 备正对台球桌中部；投影设备和电脑一同安装在投影吊架的底端并吊挂于中空台球灯的旁 侧。
[0009] 所述投影设备采用投影机。
[0010] 所述图像采集设备采用带可见光滤片的摄像头。
[0011] 所述图像采集设备可以采用带红外线滤片和可见光滤片切换的摄像头。
[0012] 所述中空台球灯悬挂于台球桌上方的至少1米高处。
[0013] 一种红外投影式台球娱乐系统的实现方法，如果所述图像采集设备采用带可见光 滤片的摄像头，包括以下步骤：
[0014] 电脑控制图像采集设备捕捉台球桌上台球的运动影像信息，所述影像信息中仅有 被红外补光灯照射的真实物体，而投影设备投射到台球桌上的可见光被滤片过滤掉了；
[0015] 影像信息传输到电脑，经过电脑进行背景比较分析和前帧比较分析，进而得到所 述影像信息中的台球的位置、运动轨迹和运动结果的信息；
[0016] 电脑再根据所述台球的运动轨迹和/或台球的运动结果，控制投影设备在台球桌 上播放对应的特效画面和/或由电脑播放对应的音效。
[0017] 一种红外投影式台球娱乐系统的实现方法，如果所述图像采集设备是带红外线滤 片和可见光滤片切换的摄像头，包括以下步骤：
[0018] 电脑控制图像采集设备切换到可见光滤片，并控制图像采集设备捕捉台球桌上台 球的运动影像信息，所述影像信息中仅有被红外补光灯照射的真实物体，而投影设备投射 到台球桌上的可见光被滤片过滤掉了；
[0019] 影像信息传输到电脑，经过电脑的背景比较分析和前帧比较分析，进而得到所述 影像信息中的台球的位置、运动轨迹和运动结果的信息；
[0020] 电脑控制图像采集设备切换到红外线滤片，并控制图像采集设备捕捉台球桌上带 有台球的颜色信息的影像信息；
[0021] 将所述台球的位置信息结合带有台球的颜色信息的影像信息中，确定各个位置上 台球的号码/种类信息；
[0022] 电脑再根据所述台球的运动轨迹、号码/种类信息和/或台球的运动结果，控制投 影设备在台球桌上播放对应的特效画面和/或由电脑播放对应的音效。
[0023] 所述台球的运动状态包括撞击、运动、停止、落袋、撞库。
[0024] 所述背景比较分析为：先把没有放置台球的台球桌作为背景图像，再把放置了台 球的台球桌图像与背景图像对比分析，得到台球的位置。
[0025] 所述前帧比较分析为：把采集到的影像信息的相邻的两帧进行比较，通过判断变 化的部分来确定台球的运动轨迹和位置。
[0026] 本发明具有以下优点及有益效果：
[0027] 1.由于采用带有可见光滤片的摄像头，过滤掉了投影机投在桌面的影像，使电脑 能更加轻松地分析出台球的位置和运动轨迹。
[0028] 2.由于采用红外线补光灯，大大减少了环境光对图像捕捉设备在采集图像过程中 的影响。
[0029] 3.在真实台球的撞击、运动、停止、落袋、撞库等过程中，实时地把动画特效和音效 紧密结合起来，增加了在台球的运动过程的娱乐性，增强了台球的吸引力。
[0030] 4.因为可以准确地分析出台球的位置和颜色，使整个系统变得更加智能。以此为 基础进行的开发会使台球变得更加娱乐化。
【专利附图】
【附图说明】
[0031] 图1为本发明的系统结构图；
[0032] 其中，1.投影吊架，2.图像采集设备吊架，3.电脑，4.中空台球照明灯，5.红外线 补光灯，6.投影设备，7.图像采集设备，8.台球桌，9.台球。
【具体实施方式】
[0033] 下面结合附图及实施例对本发明做进一步的详细说明。
[0034] 如图1所示，该"红外投影式台球娱乐系统"包括台球桌8、图像采集设备7、图像采 集设备吊架2、中空台球照明灯4、红外线补光灯5、投影设备6、投影吊架1、电脑3、台球9 ; 红外线补光灯5固定在中空台球灯4上，并其照明端与中空台球灯4下端持平；图像采集设 备7安装在图像采集设备吊架2的底端，并其头端部对准中空台球灯4的中空部分的中心 并且不低于中空台球灯4下端，其信号输出端接至电脑3输入端；所说中空台球灯4悬挂于 台球桌8上方的至少1米高处，使图像采集设备2正对台球桌8中部；投影设备6和电脑3 一同安装在投影吊架1的底端并吊挂于中空台球灯4的旁侧，投影设备6输入端接至电脑 3输出端并由电脑3控制。投影设备6采用投影机。图像采集设备7采用带可见光滤片的 摄像头。图像采集设备7可以采用带红外线滤片和可见光滤片切换的摄像头。
[0035] 红外投影式台球娱乐系统的实现方法，包括如下处理步骤：
[0036] 由电脑3控制图像采集设备7捕捉台球桌8上的台球9运动影像。由于可见光已 经被可见光滤片滤掉，所以捕捉到的影像信息中仅有被红外补光灯照射的真实物体，即台 球桌8、台球9、球杆以及用户的影像，而没有投影设备投射到台球桌8上的光影图案。这些 影像传输到电脑3,经过电脑3的背景比较分析和前帧比较分析，得到当前图像中台球9的 位置信息。在编程实现过程中可以用程序C语言调用0penCV(-个基于开源发行的跨平台 计算机视觉库）中的图像处理函数进行比较分析：a.背景比较分析：先把没有放置台球9 的台球桌8做为背景图像，再把放置了台球9的台球桌8图像与背景图像对比分析，可以得 到台球9的位置；b.前帧比较分析：也可以把采集到的图像的相邻的两帧进行比较，通过判 断变化的部分来确定台球9的运动轨迹和位置。结合上述两种方式可以得到所述影像信息 中的台球9的位置、运动轨迹的信息。电脑3再根据台球9位置的坐标以及轨迹信息判断 台球9的撞击、运动、停止、落袋、撞库等状态，根据台球9的不同状态迅速制作出动画游戏 特效，同时将特效影像投影到台球桌8上并由电脑3播放相关音效，让特效影像和音乐与台 球桌8上真实的台球9相配合，使用户在台球桌8上看到一种真实的台球9与虚幻特效影 像以及现场音效相结合亦真亦幻的炫酷效果。之后，根据用户的击打台球9的结果，在台球 桌8上即时投影出相应奖励或惩罚效果的影像。
[0037] 如果采用的图像采集设备7是可以带红外线滤片和可见光滤片切换的摄像头，那 么可以先由电脑3控制把摄像头切换到可见光滤片，滤掉可见光，使采集到的台球9图像不 受到可见光的干扰，这样电脑3就可以很容易分析出台球9的准确位置。然后再由电脑3 控制把摄像头切换到红外线滤片，这时采集的图片具有台球9的颜色信息。再根据原来分 析出来的台球9的位置信息，确定该位置台球9的颜色。由此，系统不但能知道台球9的位 置，还能知道在该位置上台球9的颜色。这样一来，整个系统就变得更加智能，在此基础上 可以开发出更多的娱乐形式来吸引台球爱好者。
【权利要求】
1. 一种红外投影式台球娱乐系统，包括图像采集设备（7)、投影设备￠)、电脑（3)，图 像采集设备（7)的信号输出端接至电脑（3)的输入端，投影设备￠)的输入端接电脑（3) 的输出端并由电脑（3)控制，其特征在于，还设有中空台球照明灯（4)、红外线补光灯（5)、 投影吊架（1)和图像采集设备吊架（2);红外线补光灯（5)固定在中空台球灯（4)上，并其 照明端与中空台球灯（4)下端持平；图像采集设备（7)安装在图像采集设备吊架（2)的底 端，并其头端部对准中空台球灯（4)的中空部分的中心并且不低于中空台球灯（4)下端；中 空台球灯（4)悬挂于台球桌（8)上方，使图像采集设备（7)正对台球桌（8)中部；投影设备 (6) 和电脑（3) -同安装在投影吊架⑴的底端并吊挂于中空台球灯⑷的旁侧。
2. 根据权利要求1所述的红外投影式台球娱乐系统，其特征在于，所述投影设备（6)采 用投影机。
3. 根据权利要求1所述的红外投影式台球娱乐系统，其特征在于，所述图像采集设备 (7) 采用带可见光滤片的摄像头。
4. 根据权利要求1或3所述的红外投影式台球娱乐系统，其特征在于，所述图像采集设 备（7)可以采用带红外线滤片和可见光滤片切换的摄像头。
5. 根据权利要求1所述的红外投影式台球娱乐系统，其特征在于，所述中空台球灯（4) 悬挂于台球桌（8)上方的至少1米高处。
6. -种根据权利要求1所述红外投影式台球娱乐系统的实现方法，其特征在于，如果 所述图像采集设备（7)采用带可见光滤片的摄像头，包括以下步骤： 电脑（3)控制图像采集设备（7)捕捉台球桌⑶上台球（9)的运动影像信息，所述影 像信息中仅有被红外补光灯照射的真实物体，而投影设备（6)投射到台球桌（8)上的可见 光被滤片过滤掉了； 影像信息传输到电脑（3)，经过电脑（3)进行背景比较分析和前帧比较分析，进而得到 所述影像信息中的台球（9)的位置、运动轨迹和运动结果的信息； 电脑（3)再根据所述台球（9)的运动轨迹和/或台球（9)的运动结果，控制投影设备 (6)在台球桌⑶上播放对应的特效画面和/或由电脑（3)播放对应的音效。
7. -种根据权利要求1所述红外投影式台球娱乐系统的实现方法，其特征在于，如果 所述图像采集设备（7)是带红外线滤片和可见光滤片切换的摄像头，包括以下步骤： 电脑（3)控制图像采集设备（7)切换到可见光滤片，并控制图像采集设备（7)捕捉台 球桌（8)上台球（9)的运动影像信息，所述影像信息中仅有被红外补光灯照射的真实物体， 而投影设备（6)投射到台球桌（8)上的可见光被滤片过滤掉了； 影像信息传输到电脑（3)，经过电脑（3)的背景比较分析和前帧比较分析，进而得到所 述影像信息中的台球（9)的位置、运动轨迹和运动结果的信息； 电脑（3)控制图像采集设备（7)切换到红外线滤片，并控制图像采集设备（7)捕捉台 球桌（8)上带有台球（9)的颜色信息的影像信息； 将所述台球（9)的位置信息结合带有台球（9)的颜色信息的影像信息中，确定各个位 置上台球（9)的号码/种类信息； 电脑⑶再根据所述台球（9)的运动轨迹、号码/种类信息和/或台球（9)的运动结 果，控制投影设备（6)在台球桌（8)上播放对应的特效画面和/或由电脑（3)播放对应的 音效。
8. 根据权利要求6或7所述的红外投影式台球娱乐系统的实现方法，其特征在于，所述 台球（9)的运动状态包括撞击、运动、停止、落袋、撞库。
9. 根据权利要求6或7所述的红外投影式台球娱乐系统的实现方法，其特征在于，所述 背景比较分析为：先把没有放置台球（9)的台球桌（8)作为背景图像，再把放置了台球（9) 的台球桌⑶图像与背景图像对比分析，得到台球（9)的位置。
10. 根据权利要求6或7所述的红外投影式台球娱乐系统的实现方法，其特征在于，所 述前帧比较分析为：把采集到的影像信息的相邻的两帧进行比较，通过判断变化的部分来 确定台球（9)的运动轨迹和位置。
【文档编号】A63D15/00GK104117203SQ201410312478
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年7月2日 优先权日:2014年7月2日
【发明者】乔冰, 李姣昂 申请人:乔冰, 李姣昂