台球比赛视频分析关键技术研究和系统实现

摘要

随着数字信息技术的高速发展，现代智能辅助系统被应用于国内外的一些体育比赛中。近几年来，中国观众对台球比赛越来越感兴趣，一个好的台球比赛视频分析系统能够帮助用户更好地分析比赛。本文围绕台球比赛视频分析系统，对其中的一些关键技术进行了研究，并设计实现了一个实验系统，具体如下： 1、提出了一种基于局部峰值边缘的Snooker比赛台面自动分割方法。首先，利用可分离高斯函数二阶导数方向可变滤波器去提取边缘象素点，然后通过彩色分割和膨胀算法，提取候选台球区域，进一步，用局部峰值边缘和候选台球区域共同约束提取缘象素。最后，通过曲线拟合得到完整台面边缘，实现台面分割。 2、台球运动跟踪方法研究，在台球初始位置得到后，依据台球运动的时间相关性，充分利用前一帧分割的台球的基本特征，采用基于帧间跟踪方式跟踪后续帧中的台球。 3、通过数据插值，解决了关键帧数据丢失的问题，得到逼真、流畅的台球运动模拟轨迹。 4、设计并实现了预判模块，用户可以自由地在二维演示模块中使桌面上的球沿着指定轨迹运动，并在三维演示模块中给出台球对象的模拟运动情况，从而以达到为运动员击球提供参考的目的。 5、设计实现了台球比赛视频分析系统，系统可以对视频数据进行自动分析，并完成二维、三维模拟显示，自动分杆，分析结果显示和预判等功能。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 绪论

1.1研究背景及意义

1.2台球比赛视频分析研究现状

1.2.1台球比赛分析研究现状

1.2.2视频对象分割研究现状

1.3论文的研究内容和结构安排

第2章 视频数据分析技术研究

2.1基于局部边缘峰值的台面自动分割方法

2.1.1方向可变滤波器

2.1.2彩色分割

2.1.3图像膨胀

2.1.4局部峰值边缘点提取

2.1.5曲线拟合

2.2台球自动分割

2.3台球跟踪策略

2.3.1台球对象模型

2.3.2台球跟踪策略

2.4击球杆数的自动判定

2.5本章小结

第3章 数据插值模块的设计与实现

3.1关键帧数据丢失问题的产生

3.2关键帧数据丢失问题解决方案

3.3台球坐标信息存储

3.4生成插值文件的处理模块

3.5本章小结

第4章 二维台球模拟演示模块的设计与实现

4.1二维台球模拟演示模块的总体设计

4.2动画坐标转换

4.3台球路径图显示

4.4本章小结

第5章 三维动画模拟演示模块的设计与实现

5.1 Snooker台球桌建模

5.1.1 Rhino软件平台的表现特点

5.1.2 Snooker台球桌模型的设计和建模

5.2 Open Inventor操作平台的引入

5.3 Open Inventor中观察器坐标系使用

5.4三维模拟动画模块设计

5.5三维动画模拟演示模块中使用的光源设置

5.6使用自定义交互界面的观察器

5.7观察器中的坐标系转换

5.8事件处理模块

5.9台球落袋事件的处理模块

5.10台球出界事件的处理模块

5.11 Snooker台球3维动画模拟演示模块的场景设置

5.12本章小结

第6章 预判演示模块的设计与实现

6.1二维预判模块设计的总体设计

6.2台球拾取操作模块的设计

6.3台球移动操作模块的设计

6.4预判数据信息生成模块的设计

6.5预判模块演示

6.6本章小结

第7章 台球比赛视频分析系统的设计与实现

7.1系统框架

7.2功能实现

7.3本章小结

第8章 总结与展望

8.1论文主要贡献

8.2对本论文后续工作的展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

攻读硕士学位期间参加的学术活动和奖励

致谢