一种智能篮球上篮轨迹监测方法与流程

本发明涉及物联网技术领域，具体涉及一种智能篮球上篮轨迹监测方法。

背景技术：

随着物联网技术的大力发展，越来越多的体育项目引入了物联网技术来实现全方位全智能对体育项目的各维度实时监控。例如对于智能篮球，以其内部设置有传感器及运算电路，从来实现对控球时间、运球角度及投球方向等进行实时智能监测，并将数据进行实时云平台的上传和备份，实现大数据智能监控。

当然目前的这些技术还不大成熟，特别是对于上篮轨迹监测技术由于其受到一系列人体运动力学和定位技术等的准确性的影响，目前的上篮轨迹监测技术的精准度还有待加强。

技术实现要素：

为此，需要提供一种智能篮球上篮轨迹监测方法，通过采用一种更加精准的数据采集和数据处理方式，实现对篮球上篮轨迹的实时智能监测。

为实现上述目的，本发明提供了一种智能篮球上篮轨迹监测方法，包括以下步骤：

s1、判定是否为持球阶段：计算加速度值，根据峰值侦测算法进行以下判定：加速度值＞加速度阈值，且持续时间≥持续时间阈值，并生成第一判定结果，若第一判定结果为是，判定为持球阶段；若第一判定结果为否，则返回步骤s1；

s2、判定是否为手施力阶段：获取篮球被手施力时的加速度值，计算出手施力球的力度值，通过峰值侦测算法进行以下判定：上篮力度最小阈值≤力度值≤上篮力度最大阈值，力度值＞相邻两个力度值，峰值侦测算法的斜率k＜斜率阈值，生成第二判定结果，若第二判定结果为是，则判定为手施力阶段；若第二判定结果为否，则返回步骤s2；

s3、判断是否为球碰篮框/篮板/篮网阶段：获取篮球触碰篮筐、篮板或篮网时的压力值，并进行以下判定：篮球触碰篮筐、篮板或篮网与篮球被手施力时之间的时间差是否大于第一时间阈值，若是，则将篮球触碰篮筐、篮板或篮网时的压力值记为边锋值，获取篮球再次触碰篮筐、篮板或篮网时的压力值，并进行以下判定，若篮球再次触碰时与上次触碰篮筐、篮板或篮网时之间的时间差是否小于第二时间阈值，若是，则将篮球再次触碰篮筐、篮板或篮网时的压力值记为反弹峰值；若否，则返回步骤s1；

s4、判定是否为球落地阶段：获取篮球落地时的压力峰值，并进行以下判定，第一次获得的压力峰值与第二次获得的压力峰值之间的时间差是否大于第三时间阈值，若是则判定该篮球落地，将第二次获得的压力峰值记为落地峰值；若否，则返回步骤s1。

进一步的，步骤s1中，所述加速度阈值为1g，g代表重力加速度,1g＝9.81ms^-2，持续时间阈值为0.5s。

进一步的，步骤s2中，所述上篮力度最小阈值为2.5g，所述上篮力度最大阈值为15g，g代表重力加速度,1g＝9.81ms^-2。

进一步的，步骤s2中，所述斜率阈值为9g，g代表重力加速度,1g＝9.81ms^-2。

进一步的，步骤s3中，所述第一时间阈值为0.7秒。

进一步的，步骤s4中，所述第二时间阈值为0.4秒。

进一步的，步骤s5中，所述第三时间阈值为0.4秒。

进一步的，所述加速度值acclayup(t)为由加速度传感器所获取的三轴加速度accx(t),accy(t)与accz(t)计算出的值，计算公式如下:

进一步的，还包括以下步骤，计算：

上篮力道(layupstrength)：

上篮力道＝(handpeak的数值)×篮球的重量。

handpeak为出手施力投篮的力度值。

进一步的，还包括以下步骤，计算：

上篮篮球转速(spinspeed)：

上篮篮球转速根据从handpeak到rimpeak这段时间陀螺仪产生的角速度的平均值算出。

其中，handpeak为出手施力上篮的力度值，rimpeak为边锋值。

区别于现有技术，上述技术方案具有的有益效果如下：

本发明通过获取加速度值，手施力时的压力值、篮球触碰篮筐、篮板或篮网时的压力值、篮球落地时的压力值进行四次判定，根据四次判定的结果的值来进行计算，从而获取一次成功的篮球上篮轨迹。本方案判断准确性高，能够精准地实现篮球上篮轨迹的检测。

附图说明

图1a为本发明的实施例中上篮时加速度值的讯号曲线图。

图1b为本发明的实施例中上篮时角速度范数的讯号曲线图。

附图标记说明：

1、持球階段:持球时的讯号曲线

2、手施力階段:上篮时篮球被手施力时的讯号曲线，

3、球碰触篮板/篮框/篮网阶段:篮球触碰触碰篮筐、篮板或篮网时的讯号曲线。

4、球落地阶段:篮球触落地时的讯号曲线。

具体实施方式

为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例详予说明。

参考图1a和图1b所示，图1a为本发明的实施例中上篮时加速度值的讯号曲线图。图1b为本发明的实施例中上篮时角速度范数的讯号曲线图。图1a和图1b中的曲线代表上篮时由加速度传感器及角速度传感器所获取的三轴加速度与三轴角速度而计算出来的范数。

本实施例提供了一种智能篮球上篮轨迹监测方法，包括以下步骤：

s1、判定是否为持球阶段：计算加速度值acclayup(t)，根据峰值侦测算法进行以下判定：加速度值＞加速度阈值，即判定加速度值acclayup(t)＞1g，g代表重力加速度,1g＝9.81ms^-2且持续时间≥持续时间阈值，本实施例中持续时间阈值为0.5s，并生成第一判定结果，若第一判定结果为是，判定为持球阶段并且开始寻找出手施力上篮的力度值；若第一判定结果为否，则返回步骤s1加速度值计算acclayup(t)；

s2、判定是否为手施力阶段：获取篮球被手施力时的加速度值acclayup(t)，利用加速度值acclayup(t)计算出手施力球的力度值，通过峰值侦测算法进行以下判定：出手施力上篮的力度值(handpeak的数值)≤上篮力度最大阈值15g，力度值＞相邻两个力度值，峰值侦测算法的斜率k＜9g，生成第二判定结果，若第二判定结果为是，判定为手施力阶段；若第二判定结果为否，则返回步骤s2获取篮球被手施力时的加速度值acclayup(t)；

s3、判断是否为球碰篮框/篮板/篮网阶段：获取篮球触碰篮筐、篮板或篮网时的压力值，并进行以下判定：篮球触碰篮筐、篮板或篮网与篮球被手施力时之间的时间差是否大于第一时间阈值，若是，则将篮球触碰篮筐、篮板或篮网时的压力值记为边锋值，记为篮球被手施力后的第n个边锋值rimpeak，获取篮球再次触碰篮筐、篮板或篮网时的压力值，即连续监测第n+1个边锋值rimpeak，并进行以下判定，若篮球再次触碰时与上次触碰篮筐、篮板或篮网时之间的时间差是否小于第二时间阈值，判定测得第n个边锋值与第n+1个边锋值之间的时间差小于0.4s，生成第三判定结果，若第三判定结果为是，判定为球碰篮框/篮板/篮网阶段,则返回判定第n+1个边锋值与第n+2个边锋值；此时将则将篮球再次触碰篮筐、篮板或篮网时的压力值记为反弹峰值，则将第n+1个边锋值记为反弹峰值，若第三判定结果为否，则返回步骤s1；

s4、判定是否为球落地阶段：获取篮球落地时的压力峰值，并进行以下判定，第一次获得的压力峰值与第二次获得的压力峰值之间的时间差是否大于第三时间阈值，若是则判定该篮球落地，将第二次获得的压力峰值记为落地峰值。第一次获得的压力峰值与第二次获得的压力峰值之间的时间差≤第三时间阈值，则返回步骤s1。

本实施例中，所述加速度值acclayup(t)由加速度传感器所获取的三轴加速度accx(t),accy(t)与accz(t)计算，计算公式如下:

本实施例中，还包括以下步骤，计算：

上篮力道(layupstrength)：

上篮力道＝(handpeak的数值)×篮球的重量。

handpeak为出手施力上篮的力度值。

本实施例中，还包括以下步骤，计算：

上篮篮球转速(spinspeed)：

上篮篮球转速根据从handpeak到第一个rimpeak这段时间球在腾空中陀螺仪产生的三轴角速度gyrox(t),gyroy(t)与gyroz(t)计算:

其中，handpeak出手施力上篮值，rimpeak为边锋值。在连续测得一次篮球被手施力时的力度值和边锋值之间的时间差为t。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”或“包含……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的要素。此外，在本文中，“大于”、“小于”、“超过”等理解为不包括本数；“以上”、“以下”、“以内”等理解为包括本数。

尽管已经对上述各实施例进行了描述，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改，所以以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利保护范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围之内。