斯诺克比赛场景三维重现的研究与实现

摘要

体育比赛中的精彩场面往往稍纵即逝，电视节目的制作者们常以慢镜头回放的形式展现精彩时刻给观众，这种方式可以在时间上，却不能在空间上满足观众的视觉需求，因为拍摄画面的摄像机位置在某一时刻往往是固定的，人们从单一的角度通常不能把握整个场面。于是，随着计算机技术的发展，在体育领域，出现了许多三维技术与体育比赛的结合的例子，它们通常基于实际比赛画面重现出一个虚拟的三维场景，人们可以从任意视角观察比赛实况。目前，已经出现了可以重现斯诺克比赛场景的系统，它为相关体育电视转播应用带来了新的活力。 本文围绕斯诺克比赛场景三维重现展开讨论，提出了一种可行的实现方案。整个方案由以下几个步骤组成： 1)在画面中有效地分割台面区域，其中包括对台面边缘线的提取以细化台面区域。 2)在台面区域，应用基于标记的分水岭算法分割球所在的区域。 3)对分割出的球所在区域在HSI颜色空间下进行分析以确定它们各自的颜色属性。 4)利用提取出的球台边缘线，基于摄像机透视投影成像模型确定成像平面与三维空间的关系，从而根据球面特征点定位球的位置，完成场景的重现。方法本身具备实时性的要求，可以作为相关领域后续研究的基础。

目录

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第1章绪论

1.1选题背景

1.2基本概念

1.2.1数学概念

1.2.2图像和颜色空间

1.3本文工作及论文内容安排

第2章台面分割

2.1台面区域的提取

2.2台面区域的细化

2.2.1图像的边缘

2.2.2边缘梯度算子

2.2.3边缘线像素点的提取

2.2.4候选边缘线的提取

2.2.5候选边缘线的分析

2.2.6台面区域范围的确定

2.3本章小结

第3章球区域分割

3.1数学形态学

3.1.1二值形态学

3.1.2灰度形态学

3.1.3一种快速的形态学膨胀、腐蚀运算实现算法

3.1.4彩色图像的形态学变换

3.2分水岭算法

3.2.1常见的分水岭算法

3.2.2区域生长型分水岭算法

3.2.3基于标记的分水岭分割算法

3.3球所在区域的分割

3.4标记分割

3.5本章小结

第4章三维重现

4.1球的颜色判定

4.2球的三维空间定位

4.2.1透视投影模型

4.2.2坐标系统

4.2.3摄像机参数

4.2.4摄像机定标

4.2.5球空间坐标的计算

4.3本章小结

结 论

参考文献

致谢