羽毛球比赛自动记分系统及其计分方法与流程

羽毛球比赛自动记分系统及其计分方法
1.本技术是申请日为2020年10月19日，申请号为202011117630.9，发明名称为“羽毛球比赛自动记分系统及其计分方法”的申请的分案申请。
技术领域
2.本发明涉及竞技比赛用品领域，尤其涉及羽毛球比赛自动记分系统及其计分方法。


背景技术：

3.如今，随着人们生活水平的提高，健康意识逐步深入人心，越来越多的人们开始积极运动促进自身健康发展。在各个运动中，羽毛球运动尤其受到广大人民群众的喜爱，日常老百姓的羽毛球运动场所，往往分布在城市的各个球馆。
4.正式比赛，往往会配备指定裁判员和记分员，分工明确，职能清晰，计数准确；
5.相比正式比赛，寻常的羽毛球聚会和比赛很多都没有指定裁判，比赛选手自己做裁判员(判断羽毛球是否出界)和记分员。由于比赛选手的专业性不一、并非都熟悉专业的裁判规则且结合各人自身记忆的差异，经常会错判、误判乃至于漏判，当需要确定比赛分数时也有可能因为记分是否对错引起不必要的争执。
6.随着人工智能领域的崛起，为此，亟需一种基于人工智能的自动记分设备，能够代替记分裁判，将比赛的每一个回合的比分进行准确记分并显示。


技术实现要素：

7.本发明所要解决的技术问题在于，本发明旨在提供一种的羽毛球比赛自动记分系统及其计分方法，即一种基于人工智能的自动记分设备，它能够代替记分员和裁判员，将比赛的每一个回合的比分进行准确记分并显示。
8.本发明是通过以下技术方案实现的：
9.一种羽毛球比赛自动记分系统，其包括：
10.实时视频采集单元，用于对球场内的所有区域进行实时视频采集；
11.存储单元，包含视频存储部及比分存储部，所述视频存储部与所述实时视频采集单元连接；
12.计算单元，包含视频分析处理单元、发球分析算法模块、计分模块，视频分析处理单元与所述实时视频采集单元连接，从视频中提取视频信息进行分析处理，视频分析处理单元将分析结果传输至发球分析算法模块，发球分析算法模块与计分模块信号传输连接，计分模块信号连接至比分存储部；
13.控制单元，包含控制器模块，与所有单元控制连接；以及
14.显示单元，包含记分显示器，记分显示器与所述控制单元通信连接，控制单元提取比分存储部的实时分数并传输至记分显示器以显示比赛信息；
15.其中，
16.所述视频分析处理单元包括左边场地实时姿态分析部和右边场地实时姿态分析部、以及肢体姿态数据库；
17.场地实时姿态分析部包括视频图像提取模块、比对模块，视频图像提取模块从视频信息中提取出姿态模式数据，比对模块将提取出来的姿态模式数据与肢体姿态数据库模块中的肢体姿态数据逐一进行比对，并将结果发送至发球分析单元；
18.所述发球分析单元分析基于对比赛人员的手肘部关节姿态分析、羽毛球拍识别分析以及综合羽毛球拍和上肢姿态分析以判断得分方。
19.在一些实施例中，所述视频分析单元基于所识别的人体图像尺寸、人体足部和下肢部的位置来判断对象是否为比赛人员。
20.在一些实施例中，所述实时视频采集单元包括若干组与所述视频分析单元连接的摄像头模组。
21.在一些实施例中，所述若干摄像头模组分为左场地摄像头模组和右场地摄像头模组，分别对羽毛球场的左边场地和右边场地分别进行全景视频采集。
22.在一些实施例中，羽毛球自动计分器的摄像头采用可覆盖全场或半场的广角摄像头。
23.此外，本发明还涉及一种羽毛球比赛的自动计分方法，其中，该自动计分方法包括以下步骤：
24.s2，比赛开始，若干摄像头模组分别对羽毛球场的左边场地和右边场地分别进行全景视频采集，将采集到的视频信息信号数据传输至实时视频采集单元进行实时分析处理；
25.s3，视频分析处理单元从所述视频中提取视频信息进行分析处理：
26.s3.1，判断是否比赛人员，如是比赛人员，进一步进行比赛人员肢体姿态分析，
27.s3.2，比赛人员肢体姿态分析，包括左边场地实时姿态分析和右边场地实时姿态分析，将左场地人员姿态分析结果、右场地人员姿态分析结果进行综合，
28.s3.3，左边场地实时姿态分析由左边场地实时姿态分析部进行，包括视频图像提取模块从视频信息中提取出姿态模式数据，比对模块将提取出来的姿态模式数据与数据库模块中的肢体姿态数据逐一进行比对，并将比对结果传输至左右场地人员姿态分析结果模块，
29.s3.4，右边场地实时姿态分析由右边场地实时姿态分析部进行，包括视频图像提取模块从视频信息中提取出姿态模式数据，比对模块将提取出来的姿态模式数据与数据库模块中的肢体姿态数据逐一进行比对，并将比对结果传输至场地人员姿态分析结果模块，
30.s3.5，左右场地人员姿态分析结果模块进行数据综合，并将比对的综合数据传输至发球分析算法模块，
31.s4，发球分析算法模块基于场地人员的手肘部关节姿态分析、羽毛球拍识别分析以及综合羽毛球拍和上肢姿态分析以判断是否左边场地发球或右边场地发球，当判断结果为是，则计分模块控制对应的场地计分加一分，并由控制模块控制对应侧的显示屏计数加一分；
32.s5，当步骤s4中两侧的判断结果均为否，则均不计分，程序重复s2-s5，比赛比分也不断进行自动记分，设备的比分在自动记分，自动刷新的情况下，同时显示在显示屏上，该
显示屏的放置方式能够使得场上选手都能够清楚地看到比分，直至比赛终止；当有误识别导致记分错误，可以通过辅助按键进行人工纠正。
33.在一些实施例中，在所述步骤3.1中，基于人体图像的尺寸大小，以及人体足部和下肢部位置在球场边框线的内外范围综合判断是否该人员是比赛人员。
34.在一些实施例中，所述步骤s4包括以下步骤：
35.步骤s4.1:进行场地人员的手肘部关节姿态分析以判断是否左边场地发球或右边场地发球；
36.步骤s4.2：进行场地人员的羽毛球拍识别分析以判断是否左边场地发球或右边场地发球；
37.其中，当步骤s4.1至步骤s4.2的判断结果均为某一侧场地发球时，由控制模块控制对应侧的显示屏计数加一分；当步骤s4.1至步骤s4.2的判断结果不同时，显示屏计数保持不变。
38.在一些实施例中，所述步骤s4包括以下步骤：
39.步骤s4.1:进行场地单人的手肘部关节姿态分析以获得左边场地发球或右边场地发球的概率；
40.步骤s4.2：进行所述单人的羽毛球拍识别分析以获得左边场地发球或右边场地发球的概率；
41.步骤s4.3：重复步骤s4.1和步骤s4.2以遍历场上所有比赛人员的发球概率，其中，将在步骤s4.1和步骤s4.2的发球概率最高的一方记为得分方，并由控制模块控制对应侧的显示屏计数加一分。
42.在一些实施例中，所述姿态模式数据拟合为手肘拐点、球拍握点、或者手肘夹角的坐标点的拟合。
43.本发明的有益效果在于：基于人工智能的自动记分设备，它能够代替记分裁判，将比赛的每一个回合的比分进行准确记分并显示，使得在没有主裁判和记分裁判的情况下比赛比分能够准确有效地自动显示，从而随时提醒比赛选手的实时记分结果，避免比赛选手之间因为比赛分数的记忆错误导致争执与不和。实现科学、可靠、公平、有效的记分，促进羽毛球运动的和谐发展。
44.本案技术方案不用包括红外动作捕捉仪，我们的方案可以通过可见光图像视频以及红外图像视频进行肢体姿态分析，所以保护范围要包括可见光和红外图像视频分析，比传统红外动作捕捉仪覆盖度更高数据更全面。
附图说明
45.图1为羽毛球自动记分器球场安装示意图
46.图2为羽毛球场标准尺寸示意图
47.图3为羽毛球自动记分器外形示意图
48.图4为一种羽毛球比赛自动记分装置的硬件系统构成
49.图5为硬件系统连接图
50.图6为系统流程图
51.图7为发球分析算法模块
52.图中标记说明：
53.1为球网，2球场，3羽毛球自动计分器，4固定支架，5立杆，6壳体，7比分显示屏，8摄像头。
具体实施方式
54.下面将参照附图更详细地描述本发明公开的优选实施例。虽然附图中下面将参照附图更详细地描述本发明公开的实施例、且附图中显示了本发明公开的某些实施例，然而应当理解的是，本发明的技术方案可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例，相反提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本发明。应当理解的是，本发明的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本发明的保护范围。
55.一种羽毛球比赛自动记分系统，如图4所示，所述系统的硬件上包括：
56.实时视频采集单元，用于对球场进行实时视频采集，包含若干摄像头模组、若干摄像头模组通过信号线分两路，一路连接至存储单元的视频存储部，另一路连接至视频分析处理单元；由于羽毛球比赛中运动员行径半径很广，因此至少在所述比赛场地的同一侧布置所述监测单元；进一步的可以细分为左场地摄像头模组和右场地摄像头模组，分别对羽毛球场的左边场地和右边场地分别进行全景视频采集。具体地说羽毛球自动计分器的摄像头采用广角摄像头，可覆盖全场或半场。在我们的方案中可以通过可见光图像视频以及红外图像视频进行肢体姿态分析，所以保护范围包括可见光和红外图像视频分析。
57.存储单元，包含视频存储部及比分存储部，视频存储部用于存储摄像头模组采集的各个视频数据信息，比分存储部用于存储当前比分数据信息，当计分模块重新计分后会及时更新比分存储部内的当前比分数据信息；
58.计算单元，包含视频分析处理单元、发球分析算法模块、计分模块，视频分析处理单元与所述实时视频采集单元连接，从视频中提取视频信息进行分析处理，视频分析处理单元将分析结果传输至发球分析算法模块，发球分析算法模块与计分模块信号传输连接，计分模块信号连接至比分存储部；
59.所述视频分析处理单元包括左边场地实时姿态分析部和右边场地实时姿态分析部、以及肢体姿态数据库，便于姿态模式数据拟合比对；
60.场地实时姿态分析部包括视频图像提取模块、比对模块，视频图像提取模块从视频信息中提取出姿态模式数据，比对模块将提取出来的姿态模式数据与肢体姿态数据库模块中的肢体姿态数据逐一进行比对。
61.控制单元，包含控制器模块，与所有单元控制连接；以及
62.显示单元，包含记分显示器，记分显示器与所述控制单元通信连接，控制单元提取比分存储部实时分数传输至记分显示器显示比赛信息，所述控制器与所述记分显示器电性连接；以及通信单元、电源单元及可附加的辅助按键。
63.所述通信单元可以通过有线或无线方式将记分设备连接至手机或电脑。所述通信单元能够将记分设备与手机或者电脑进行通信(网线或者wifi)，能够将比赛视频和记分流程下载到手机或电脑，也能将一些系统配置参数从手机或电脑上传到记分设备。
64.所述辅助按键可以包括：开机/关机、比分人工调整加分或者减分、比分清零、复位等等辅助按键。
65.在实际场地应用布置时，将羽毛球自动计分器设于羽毛球场的中场球网一侧立杆上，通过固定支架固定。
66.实施例一
67.日常的羽毛球单打比赛
68.一种羽毛球比赛自动记分系统的计分方法，其特征在于，所述计分方法包括以下步骤：
69.s1，比赛初始，控制单元控制计分模块重设比分，比分清零预先存入存储单元的比分存储部，并由控制单元提取传输至显示单元；
70.s2，比赛开始，若干摄像头模组分为左场地摄像头模组和右场地摄像头模组，分别对羽毛球场的左边场地和右边场地分别进行全景视频采集，将采集到的视频信息信号数据分成两路，一路传输至实时视频采集单元进行实时分析处理，另一路存储到存储单元的视频存储部，两路同时进行；
71.s3，视频分析处理单元从所述视频中提取视频信息进行分析处理：
72.s3.1，判断是否比赛人员，具体的说根据比赛人员距离摄像头所呈现的人体图像的尺寸大小，以及人体足部和下肢部位置在球场边框线的内外范围综合判断是否该人员是比赛人员。如是比赛人员，进一步进行比赛人员肢体姿态分析；
73.s3.2，比赛人员肢体姿态分析，包括左边场地实时姿态分析和右边场地实时姿态分析，将左右场地人员姿态分析结果进行综合；
74.s3.3，左边场地实时姿态分析由左边场地实时姿态分析部进行，包括视频图像提取模块从视频信息中提取出姿态模式数据，比对模块将提取出来的姿态模式数据与数据库模块中的肢体姿态数据逐一进行比对，并将比对结果传输至左右场地人员姿态分析结果模块；
75.s3.4，右边场地实时姿态分析由右边场地实时姿态分析部进行，包括视频图像提取模块从视频信息中提取出姿态模式数据，比对模块将提取出来的姿态模式数据与数据库模块中的肢体姿态数据逐一进行比对，并将比对结果传输至左右场地人员姿态分析结果模块；
76.所述姿态模式数据可拟合为几个关键点(手肘拐点、球拍握点、或者手肘夹角)的坐标点(x，y)的拟合。
77.s3.5，左右场地人员姿态分析结果模块进行数据综合，并将比对的综合数据传输至发球分析算法模块；
78.s4，发球分析算法模块判断是否左边场地发球，当判断结果为是，则计分模块控制左边计分加一分，由控制模块控制左边显示屏计数加一分；
79.s5，s4中当判断结果为否，则发球分析算法模块进一步判断是否右边场地发球，当判断结果为是，则计分模块控制右边计分加一分，由控制模块控制右边显示屏计数加一分，由此，完成一个回合的记分；
80.s6，s5中当判断结果为否，则均不计分，程序重复s2-6，比赛比分也不断进行自动记分，设备的比分在自动记分，自动刷新的情况下，同时显示在显示屏上，该显示屏的放置方式能够使得场上选手都能够清楚地看到比分，直至比赛终止。当有误识别导致记分错误，可以通过辅助按键进行人工纠正。
81.在本实施例中，发球分析算法模块判断是否为发球方的方法，包括以下步骤：
82.s21，比赛人员定位，人数统计；
83.s22，针对单个人姿态分析，包括针对单个人手肘部关节姿态分析、针对单个人手上的羽毛球拍识别分析，以及综合羽毛球拍和上肢姿态分析判断发球行为的概率；
84.s23，遍历n个人，在本实施例单打比赛中n＝2，综合所有选手的发球行为概率判断左边还是右边发球相应地控制左边还是右边计分系统增加一分。
85.实施例二
86.日常的羽毛球双打比赛
87.在本实施例中，发球分析算法模块判断是否为发球方的方法，包括以下步骤：
88.s21，比赛人员定位，人数统计；
89.s22，针对单个人姿态分析，包括针对单个人手肘部关节姿态分析、针对单个人手上的羽毛球拍识别分析，以及综合羽毛球拍和上肢姿态分析判断发球行为的概率；
90.s23，遍历n个人，在本实施例双打比赛中n＝4，综合所有选手的发球行为概率判断左边还是右边发球相应地控制左边还是右边计分系统增加一分。
91.以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。
92.以上仅为本公开的可选实施例，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等效替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。