本发明涉及数据分析领域，尤其涉及一种现场用球外形信号辨识系统及方法。
背景技术：
数据分析的目的是把隐藏在一大批看来杂乱无章的数据中的信息集中和提炼出来，从而找出所研究对象的内在规律。在实际应用中，数据分析可帮助人们做出判断，以便采取适当行动。
数据分析是有组织有目的地收集数据、分析数据，使之成为信息的过程。这一过程是质量管理体系的支持过程。在产品的整个寿命周期，包括从市场调研到售后服务和最终处置的各个过程都需要适当运用数据分析过程，以提升有效性。例如设计人员在开始一个新的设计以前，要通过广泛的设计调查，分析所得数据以判定设计方向，因此数据分析在工业设计中具有极其重要的地位。
在统计学领域，有些人将数据分析划分为描述性统计分析、探索性数据分析以及验证性数据分析；其中，探索性数据分析侧重于在数据之中发现新的特征，而验证性数据分析则侧重于已有假设的证实或证伪。
技术实现要素：
为了解决相关领域的技术问题，本发明提供了一种现场用球外形信号辨识系统及方法，能够在排球比赛进行过程中对不被撞击状态下的排球比赛用球进行形状检测，从而为不合格排球的及时更换提供有价值的参考数据。
为此，本发明需要具备以下两处关键的发明点：
(1)在排球比赛用球周围不存在队员的情况下，对排球比赛用球进行形状分析，以基于分析结果判断排球比赛用球的可用性；
(2)将针对性处理后的图像中红色分量值落在红色分量分布范围的像素点作为排球像素点输出，将所述图像中多个排球像素点的孤点去除以获得剩余各个排球像素点，并将所述剩余各个排球像素点组成的现场排球图案用于排球比赛用球的形状分析。
根据本发明的一方面，提供了一种现场用球外形信号辨识系统，所述系统包括：
即时显示设备，设置在排球比赛的控制台处，用于在接收到形状改变信号或所述形状可靠信号时，即时显示与形状改变信号或所述形状可靠信号对应的文字警示信息；
高清采集机构，用于对排球比赛场景执行高清图像采集动作，以获得并输出相应的比赛场景图像；
即时滤波设备，与所述高清采集机构连接，用于对接收到的比赛场景图像执行边缘保持平滑滤波处理，以获得相应的即时滤波图像；
颜色识别设备，与所述即时滤波设备连接，用于接收所述即时滤波图像，将所述即时滤波图像中红色分量值落在红色分量分布范围的像素点作为排球像素点输出，所述红色分量分布范围为排球成像颜色特征；
孤点去除设备，与所述颜色识别设备连接，用于将所述即时滤波图像中多个排球像素点的孤点去除以获得剩余各个排球像素点；
形状比对设备，与所述孤点去除设备连接，用于在所述剩余各个排球像素点组成的现场排球图案周围预设像素点数量范围内不存在人体目标时，对所述现场排球图案执行形状检测；
所述形状比对设备对所述现场排球图案执行形状检测包括：当所述现场排球图案为非圆形时，发出形状改变信号，否则，发出形状可靠信号；
信号供应设备，与排球比赛的控制台连接，还分别与所述形状比对设备和所述即时显示设备连接，用于向所述控制台发送所述形状改变信号或所述形状可靠信号；
其中，所述颜色识别设备、所述孤点去除设备以及所述形状比对设备围绕所述高清采集机构进行设置，所述高清采集机构位于排球比赛场地的上方。
根据本发明的另一方面，还提供了一种现场用球外形信号辨识方法，所述方法包括：
使用即时显示设备，设置在排球比赛的控制台处，用于在接收到形状改变信号或所述形状可靠信号时，即时显示与形状改变信号或所述形状可靠信号对应的文字警示信息；
使用高清采集机构，用于对排球比赛场景执行高清图像采集动作，以获得并输出相应的比赛场景图像；
使用即时滤波设备，与所述高清采集机构连接，用于对接收到的比赛场景图像执行边缘保持平滑滤波处理，以获得相应的即时滤波图像；
使用颜色识别设备，与所述即时滤波设备连接，用于接收所述即时滤波图像，将所述即时滤波图像中红色分量值落在红色分量分布范围的像素点作为排球像素点输出，所述红色分量分布范围为排球成像颜色特征；
使用孤点去除设备，与所述颜色识别设备连接，用于将所述即时滤波图像中多个排球像素点的孤点去除以获得剩余各个排球像素点；
使用形状比对设备，与所述孤点去除设备连接，用于在所述剩余各个排球像素点组成的现场排球图案周围预设像素点数量范围内不存在人体目标时，对所述现场排球图案执行形状检测；
所述形状比对设备对所述现场排球图案执行形状检测包括：当所述现场排球图案为非圆形时，发出形状改变信号，否则，发出形状可靠信号；
使用信号供应设备，与排球比赛的控制台连接，还分别与所述形状比对设备和所述即时显示设备连接，用于向所述控制台发送所述形状改变信号或所述形状可靠信号；
其中，所述颜色识别设备、所述孤点去除设备以及所述形状比对设备围绕所述高清采集机构进行设置，所述高清采集机构位于排球比赛场地的上方。
本发明的现场用球外形信号辨识系统及方法逻辑紧凑、使用方便。由于能够在排球比赛进行中及时识别比赛用球的使用状态，从而避免不合格比赛用球对比赛结果造成影响。
具体实施方式
下面将对本发明的现场用球外形信号辨识系统及方法的实施方案进行详细说明。
排球(volleyball)是球类运动项目之一，球场长方形，中间隔有高网，比赛双方(每方六人)各占球场的一方，球员用手把球从网上空打来打去。排球运动使用的球，用羊皮或人造革做壳，橡胶做胆，大小和足球相似。
这项运动源于美国，1895年，美国马萨诸塞州霍利约克市，一位叫威廉·g·摩根的体育工作人员发明的。[1]初期，排球被称为mintonette(小网子之意)。1896年，霍尔斯泰德教授根据比赛特点，提议改为volleyball(空中击球)，即现代国际通用名称volleyball(排球)。当时的正式用球圆周为25～27英寸(约63.5～68.8厘米)，重量为9～12盎司(约255～346克)。现代国际比赛用球的材料和制作工艺有很大改变，但球的规格还和以前差不多。
当前，在排球比赛过程中，由于运动人员对排球的频率打击以及排球本身带有固定的使用寿命，因此需要对使用的排球的形状进行实时监测，一旦发现排球形状不够标准，应立即更换用球，以避免对比赛结果造成影响。
为了克服上述不足，本发明搭建了一种现场用球外形信号辨识系统及方法，能够有效解决相应的技术问题。
根据本发明实施方案示出的现场用球外形信号辨识系统包括：
即时显示设备，设置在排球比赛的控制台处，用于在接收到形状改变信号或所述形状可靠信号时，即时显示与形状改变信号或所述形状可靠信号对应的文字警示信息；
高清采集机构，用于对排球比赛场景执行高清图像采集动作，以获得并输出相应的比赛场景图像；
即时滤波设备，与所述高清采集机构连接，用于对接收到的比赛场景图像执行边缘保持平滑滤波处理，以获得相应的即时滤波图像；
颜色识别设备，与所述即时滤波设备连接，用于接收所述即时滤波图像，将所述即时滤波图像中红色分量值落在红色分量分布范围的像素点作为排球像素点输出，所述红色分量分布范围为排球成像颜色特征；
孤点去除设备，与所述颜色识别设备连接，用于将所述即时滤波图像中多个排球像素点的孤点去除以获得剩余各个排球像素点；
形状比对设备，与所述孤点去除设备连接，用于在所述剩余各个排球像素点组成的现场排球图案周围预设像素点数量范围内不存在人体目标时，对所述现场排球图案执行形状检测；
所述形状比对设备对所述现场排球图案执行形状检测包括：当所述现场排球图案为非圆形时，发出形状改变信号，否则，发出形状可靠信号；
信号供应设备，与排球比赛的控制台连接，还分别与所述形状比对设备和所述即时显示设备连接，用于向所述控制台发送所述形状改变信号或所述形状可靠信号；
其中，所述颜色识别设备、所述孤点去除设备以及所述形状比对设备围绕所述高清采集机构进行设置，所述高清采集机构位于排球比赛场地的上方。
接着，继续对本发明的现场用球外形信号辨识系统的具体结构进行进一步的说明。
所述现场用球外形信号辨识系统中：
所述颜色识别设备、所述孤点去除设备和所述形状比对设备与同一石英振荡设备连接，用于获取所述石英振荡设备提供的时序数据。
所述现场用球外形信号辨识系统中：
所述形状比对设备设置有多个散热孔，所述多个散热孔均匀分布在所述形状比对设备的外壳上。
所述现场用球外形信号辨识系统中：
所述孤点去除设备由现场可编程逻辑器件来实现，所述现场可编程逻辑器件基于vhdl语言设计。
所述现场用球外形信号辨识系统中还可以包括：
压力传感设备，设置在所述颜色识别设备的内部，用于感应所述颜色识别设备的内部压力；
压力报警设备，与所述压力传感设备连接，用于在接收到的所述颜色识别设备的内部压力超限时，执行相应的压力报警操作。
根据本发明实施方案示出的现场用球外形信号辨识方法包括：
使用即时显示设备，设置在排球比赛的控制台处，用于在接收到形状改变信号或所述形状可靠信号时，即时显示与形状改变信号或所述形状可靠信号对应的文字警示信息；
使用高清采集机构，用于对排球比赛场景执行高清图像采集动作，以获得并输出相应的比赛场景图像；
使用即时滤波设备，与所述高清采集机构连接，用于对接收到的比赛场景图像执行边缘保持平滑滤波处理，以获得相应的即时滤波图像；
使用颜色识别设备，与所述即时滤波设备连接，用于接收所述即时滤波图像，将所述即时滤波图像中红色分量值落在红色分量分布范围的像素点作为排球像素点输出，所述红色分量分布范围为排球成像颜色特征；
使用孤点去除设备，与所述颜色识别设备连接，用于将所述即时滤波图像中多个排球像素点的孤点去除以获得剩余各个排球像素点；
使用形状比对设备，与所述孤点去除设备连接，用于在所述剩余各个排球像素点组成的现场排球图案周围预设像素点数量范围内不存在人体目标时，对所述现场排球图案执行形状检测；
所述形状比对设备对所述现场排球图案执行形状检测包括：当所述现场排球图案为非圆形时，发出形状改变信号，否则，发出形状可靠信号；
使用信号供应设备，与排球比赛的控制台连接，还分别与所述形状比对设备和所述即时显示设备连接，用于向所述控制台发送所述形状改变信号或所述形状可靠信号；
其中，所述颜色识别设备、所述孤点去除设备以及所述形状比对设备围绕所述高清采集机构进行设置，所述高清采集机构位于排球比赛场地的上方。
接着，继续对本发明的现场用球外形信号辨识方法的具体步骤进行进一步的说明。
所述现场用球外形信号辨识方法中：
所述颜色识别设备、所述孤点去除设备和所述形状比对设备与同一石英振荡设备连接，用于获取所述石英振荡设备提供的时序数据。
所述现场用球外形信号辨识方法中：
所述形状比对设备设置有多个散热孔，所述多个散热孔均匀分布在所述形状比对设备的外壳上。
所述现场用球外形信号辨识方法中：
所述孤点去除设备由现场可编程逻辑器件来实现，所述现场可编程逻辑器件基于vhdl语言设计。
所述现场用球外形信号辨识方法还可以包括：
使用压力传感设备，设置在所述颜色识别设备的内部，用于感应所述颜色识别设备的内部压力；
使用压力报警设备，与所述压力传感设备连接，用于在接收到的所述颜色识别设备的内部压力超限时，执行相应的压力报警操作。
另外，vhdl主要用于描述数字系统的结构，行为，功能和接口。除了含有许多具有硬件特征的语句外，vhdl的语言形式、描述风格以及语法是十分类似于一般的计算机高级语言。vhdl的程序结构特点是将一项工程设计，或称设计实体(可以是一个元件，一个电路模块或一个系统)分成外部(或称可视部分,及端口)和内部(或称不可视部分)，既涉及实体的内部功能和算法完成部分。在对一个设计实体定义了外部界面后，一旦其内部开发完成后，其他的设计就可以直接调用这个实体。这种将设计实体分成内外部分的概念是vhdl系统设计的基本点。
vhdl具有功能强大的语言结构，可以用简洁明确的源代码来描述复杂的逻辑控制。它具有多层次的设计描述功能，层层细化，最后可直接生成电路级描述。vhdl支持同步电路、异步电路和随机电路的设计，这是其他硬件描述语言所不能比拟的。vhdl还支持各种设计方法，既支持自底向上的设计，又支持自顶向下的设计；既支持模块化设计，又支持层次化设计。
最后应注意到的是，在本发明各个实施例中的各功能设备可以集成在一个处理设备中，也可以是各个设备单独物理存在，也可以两个或两个以上设备集成在一个设备中。
所述功能如果以软件功能设备的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明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发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。