基于加速度传感器的乒乓球擦边球判别系统

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创新实践选题

创新实践选题与要求1、基本指导思想创新是一个国家发展的灵魂，也是一个企业发展的根本。

作为一名大学生，在大学四年的学习中，应注重树立创新的思想，培养自己的创新能力，只有这样，才能在未来担起创新之重任，才能在未来的工作中有所作为。

基于此，我们设立了这门创新实践课程。

在创新实践课程中，我们将提出一些较宽泛的选题，由学生自己分析、研究，在此基础上提出选题的解决方案和解决方法，达到培养学生树立创新思想，提高创新能力的目的。

2、选题领域1)、RFID、无线传感器网络与物联网方面●智能环境感知●智能家居（环保、节能、舒适、安全）●智能建筑（环保、节能、安全）●远程健康保障系统●智能仓储管理与控制系统培养能力：传感器、信息处理、计算机通信、算法、控制2)、关键设备智能监测与故障诊断●用电设备的监测、故障诊断及控制（智能电网）●大型港口作业设备的远程监控与故障诊断（集装箱岸桥、装船机等）培养能力：传感器、信息处理、计算机通信、算法、控制3)、智能电器●全自动洗衣机培养能力：自动控制、微控制器、传感器4)、智能机器人●娱乐机器人●灭火机器人培养能力：机器人技术、自动控制、微控制器、传感器、算法5)、人工智能与专家系统●机器学习●数据挖掘●云计算培养能力：人工智能、算法及软件设计3、完成方式1)硬件设计2)软件设计3)软硬件结合4)已有课题的改进设计5)创新设计4、参考选题范例1) 乒乓球台振动检测系统乒乓球比赛中，擦边球有时是容易产生争议的球，乒乓球台振动检测系统可以有效提高人们擦边球判断能力，减少或避免争议。

运用MEMS加速度传感器构建一套乒乓球台振动模式检测与识别系统，实现乒乓球台振动模式的检测与分析，进一步识别出各种球的状态，尤其是擦边球的状态，以供裁判决断。

可以强化的能力：MEMS传感器的认识和使用、单片机对信息的获取、信息识别与处理、信息传输技术。

2) 住宅环境状态监测系统智能家居中必须对环境状态进行实施的监测。

基于视频识别的乒乓球发球裁判辅助系统及其检测方法[发明专利]

(10)申请公布号(43)申请公布日 (21)申请号 201510907973.8(22)申请日 2015.12.09A63B 71/06(2006.01)A63B 67/04(2006.01)(71)申请人上海体育学院地址200438 上海市杨浦区清源环路650号(72)发明人季云峰施之皓任杰沈晏妮陈依梦吴泽盛(74)专利代理机构上海申浩律师事务所 31280代理人沈其梅(54)发明名称基于视频识别的乒乓球发球裁判辅助系统及其检测方法(57)摘要本发明公开了一种基于视频识别的乒乓球发球裁判辅助系统，包括高速摄像机，及与高速摄像机电连接的图像采集卡，及与图像采集卡电连接的上位机；及与上位机电连接的显示屏。

所述辅助系统还包括指示灯。

本发明还提供了基于视频识别的乒乓球发球裁判辅助系统的检测方法。

本发明提出了一种基于视频识别的乒乓球发球裁判辅助系统及其检测方法，用于计算运动员发球的抛球高度和抛球角度，从而判定其发球合法性，为裁判员的判罚提供一定的科学参考，也为运动员质疑裁判的判罚提供一种辅助性的依据。

(51)Int.Cl.(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书2页说明书6页附图3页CN 106853289 A 2017.06.16C N 106853289A1.一种基于视频识别的乒乓球发球裁判辅助系统，其特征在于：包括高速摄像机，所述高速摄像机拍摄乒乓球比赛视频；图像采集卡，所述图像采集卡通过视频信号线与高速摄像机连接，接收乒乓球比赛视频；上位机，所述上位机与高速摄像机电连接，所述上位机中视频处理软件处理视频图像；显示屏，与上位机电连接，显示检测结果。

2.根据权利要求1所述的基于视频识别的乒乓球发球裁判辅助系统，其特征在于：所述高速摄像机为二个，安装于两个裁判员站位边侧，所述高速摄像机其镜头中心与地面垂直高度为1.5-1.8m，拍摄最大距离为3m。

3.根据权利要求1所述的基于视频识别的乒乓球发球裁判辅助系统，其特征在于：所述高速摄像机其摄像模式为200fps-480fps，分辨率为640*360-1980*1080。

一种基于乒乓球触碰的发球得分识别系统及方法[发明专利]

专利名称：一种基于乒乓球触碰的发球得分识别系统及方法专利类型：发明专利
发明人：严军荣,卢玉龙,陈彦琦
申请号：CN201711072457.3
申请日：20171103
公开号：CN107823870A
公开日：
20180323
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种基于乒乓球触碰的发球得分识别系统及方法。

其系统包括读取历史数据及判断是否成功发球模块、获取球桌的压力传感数据及判断发球是否得分模块、获取球网的压力传感数据及判断发球是否得分模块、获取球拍的压力传感数据及判断发球是否得分模块、判断乒乓球是否落地模块。

在乒乓球对局中某方发球后，当乒乓球首次撞击球桌时，服务器根据撞桌前的历史数据判断是否成功发球，根据撞桌后乒乓球桌面、球拍面和球网面上压力传感器发送的压力传感数据识别乒乓球的走向从而判断该方发球是否得分。

本发明解决了基于物联网的乒乓球运动系统不能简单有效地识别发球得分的问题。

申请人：杭州乾博科技有限公司
地址：310052 浙江省杭州市滨江区长河街道信诚路572号A302室
国籍：CN
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基于加速度传感器的乒乓球击球动作识别

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎｓｅｎｓｏｒ；ｔａｂｌｅｔｅｎｎｉｓ；ｆｅａｔｕｒｅｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ；ｍｏｔｉｏｎｒｅｃｏｎｉｇｔｉｏｎ；ｄｅｃｉｓｉｏｎｔｒｅｅ；Ｋ— ＮＮ
Ｍａ ’ ａｎｓｈａｎ２４３０３２，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅａｃｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｏｎｅ’ Ｓｈｉｔｔｉｎｇｐｉｎｇ — ｐｏｎｇｂａｌｌ，ｐｒｏｐｏｓｅａｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍ
击球，例如：攻球、搓球和推挡。所用数据由绑定在手腕上的加速度传感器在乒乓球的训练过程中采集，利
用固定阈值法对加速度信号的终始点进行判断，并提取信号的信号能量、手势长度等关键特征。识别过程
分别采用Ｋ近邻和决策树算法。实验结果表明：针对乒乓球训练过程中的击球动作，可以快速有效地对动作信号进行分类识别。关键词：加速度传感器；乒乓球；特征提取；动作识别；决策树；Ｋ近邻中图分类号：ＴＰ３９１．４文献标识码：Ａ文章编号：１０００－９７８７（２０１６）０１－００５６０３－
５６
传感器与微系统（ＴｒａｎｓｄｕｃｅｒａｎｄＭｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ）

k210乒乓球识别思路

标题：基于K210的乒乓球识别思路与实现引言：乒乓球是一项广受欢迎的体育运动，具有快节奏、高技术要求的特点。

为了提高乒乓球比赛的公平性和裁判效率，利用计算机视觉技术对乒乓球进行自动识别具有重要意义。

本文将介绍基于K210芯片的乒乓球识别思路及其实现方法。

一、K210芯片简介K210是一款由中国科学院计算技术研究所研发的嵌入式人工智能芯片，具有低功耗、高性能和易编程等特点。

其内置的AI引擎和卷积神经网络（CNN）加速器，使得K210成为进行图像识别和处理的理想选择。

二、乒乓球图像采集与预处理1. 图像采集：使用摄像头或者传感器模块获取乒乓球桌上的图像。

2. 图像预处理：通过调整图像的亮度、对比度、色彩平衡等参数，以提高后续图像分析的准确性和稳定性。

三、乒乓球检测1. 基于颜色特征的乒乓球提取：根据乒乓球的颜色特征，采用色彩空间转换（如HSV）将图像转换到合适的颜色空间，进而利用阈值分割方法提取乒乓球区域。

2. 乒乓球区域过滤与精化：通过形态学操作和轮廓分析等方法对提取的乒乓球区域进行过滤和精化，去除噪声和非乒乓球物体。

四、乒乓球轨迹跟踪1. 基于运动特征的轨迹预测：利用历史帧与当前帧之间的乒乓球位置差异，结合物理运动规律，预测乒乓球的下一步位置。

2. 基于卷积神经网络的轨迹跟踪：使用K210芯片内置的AI 引擎，构建一个乒乓球轨迹跟踪模型，通过对乒乓球轨迹进行连续检测和预测，实时跟踪乒乓球的运动路径。

五、乒乓球状态识别1. 击球状态判断：通过分析乒乓球的运动特征和击球时的动作，判断当前乒乓球的击球状态，如发球、接球、进攻等。

2. 击球效果评估：基于球的旋转、速度和位置等参数，对乒乓球的击球效果进行评估，如快速度、强旋转等。

六、应用与展望1. 裁判辅助系统：将乒乓球识别技术应用于裁判系统中，实现自动计分和判断球是否有效等功能，提高裁判效率和公平性。

2. 训练与分析工具：利用乒乓球识别技术，结合数据分析和统计方法，为运动员提供训练数据和比赛分析，帮助他们改进技术和战术。

基于加速度传感器的乒乓球擦边球判别系统

72 | T echniques of A utomation & Applications１引言乒乓球运动发展至今,在全世界已有相当的影响力,特别是在我国相当地普及。

乒乓球技巧日臻完善,由于乒乓球球小速快的特征,在比赛过程中有时出现的擦边球,很难判断,很容易出现争议,影响运动员的正常发挥。

为了能够快速、正确的判读擦边球,对裁判的提出了很高的要求。

通过调研发现:目前,还没有从事乒乓球擦边球判别的专门研究。

乒乓球击打在球台上时会产生振动,为了实现对擦边球的有效性进行判别,必须对球台振动情况进行监测。

目前测量振动的方法有很多,根据不同的应用环境,测量振动的传感器也各式各样。

如,采用电基于加速度传感器的乒乓球擦边球判别系统赵必武１，朱目成１，刘　强２(1.西南科技大学信息工程学院,四川绵阳 621010;2.绵阳诺德科技有限责任公司,四川绵阳 621000)摘要：乒乓球比赛过程中出现的擦边球很难判断,为了提高判别擦边球的准确度,研制了一种擦边球的检测系统。

在系统中,采用多个加速度传感器实现对出现擦边球时的球台振动数据进行采集,通过硬件电路对传感器数据进行实时分析处理,完成对擦边球进行实时判别。

实践表明,系统能够完成对擦边球的实时检测,实现擦边球的公平判决。

关键字：振动测量;加速度传感器;单片机中图分类号:TP274.5 文献标识码:B 文章编号:1003-7241(2010)11-0072-04The Edge Ball Distinction System of T able T ennis Based onAccelerometerZHAO Bi-wu 1, ZHU Mu-cheng 1, LIU Qiang 2( 1. School of Information Engineering, SWUST, Mianyang 621010 China;2. Nuode Science & Technology Corp. Ltd., Mianyang 621000 China )Abstract: The edge ball appeared in the process of the table tennis game is difficult to judge, in order to improve the accuracy ofedge ball identification, an edge ball detection system is developed. With multiple acceleration transducers to collect the table vibration data when the edge ball occurred, this system uses hardware circuits to make real-time analysis of sensor data and complete the distinction of edge ball. The practice shows that system can accomplish real-time detection of edge ball and achieve a fair verdict.Key words: vibration measurement; accelerometer transducer; MCU收稿日期：２０１０－０６－２２涡流位移传感器对振动的振幅进行非接触测量[1];利用磁电式传感器进行振动速度的测量[2];利用激光的光反馈自混合干涉现象[3],运用半导体激光器进行振动测量;还有使用应变片进行测量。

基于加速度传感器的乒乓球擦边球判别系统

基于加速度传感器的乒乓球擦边球判别系统
赵必武;朱目成;刘强
【期刊名称】《自动化技术与应用》
【年(卷),期】2010(029)011
【摘要】乒乓球比赛过过程中出现的擦边球很难判断,为了提高判别擦边球的准确度,研制了一种擦边球的检测系统.在系统中,采用多个加速度传感器实现对出现擦边球时的球台振动数据进行采集,通过硬件电路对传感器数据进行实时分析处理,完成对擦边球进行实时判别.实践表明,系统能够完成对擦边球的实时检测,实现擦边球的公平判决.
【总页数】4页(P72-75)
【作者】赵必武;朱目成;刘强
【作者单位】西南科技大学信息工程学院,四川,绵阳,621010;西南科技大学信息工程学院,四川,绵阳,621010;绵阳诺德科技有限责任公司,四川,绵阳,621000
【正文语种】中文
【中图分类】TP274.5
【相关文献】
1.基于微机电系统加速度传感器的上肢运动功能评价系统 [J], 汪鹏;王殊轶;徐明哲
2.优秀男子听障乒乓球运动员反应能力的比较——基于差异参数构建判别方程 [J], 郭越;刘付涛
3.基于乒乓球机器人视觉系统的单色乒乓球旋转三维速度测定 [J], 季云峰;陆爱发;任杰;施之皓
4.基于加速度传感器的乒乓球击球动作识别 [J], 黄刘松;储岳中;张学锋
5.基于MEMS加速度传感器MPU-6050的滑坡检测系统设计 [J], 王文鑫;姚璐;胥钧
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基于加速度传感器的乒乓球比赛裁判和球员训练系统及方法[发明专利]

专利名称：基于加速度传感器的乒乓球比赛裁判和球员训练系统及方法
专利类型：发明专利
发明人：刘超然,李颖哲,王益哨,董林玺,王高峰
申请号：CN202010786517.3
申请日：20200807
公开号：CN112007340A
公开日：
20201201
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明属于传感器智能监测技术领域，具体涉及基于加速度传感器的乒乓球比赛裁判和球员训练系统及方法。

包括乒乓球桌、设于乒乓球桌上的若干个加速度传感器节点单元、电路处理单元和数据分析单元。

本发明首先采用粒子群优化算法LCSO计算确定传感器在球桌上的最佳分布方式，继而当乒乓球落在球桌上时，通过三个加速度传感器对震动强度的测定，确定落球接触点的位置并采用通过存储模块记录此点坐标，经过处理并转化成比分形式，进而给出判定是否得分。

本发明具有不仅具有实时自动判分功能，而且可以通过存储和分析球员的所有落球位置，总结球员的打球习惯，从而实现指导和改进运动员打球方法目的的特点。

申请人：杭州电子科技大学
地址：310018 浙江省杭州市经济技术开发区白杨街道2号大街1158号
国籍：CN
代理机构：浙江千克知识产权代理有限公司
代理人：周希良
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ｅｇａｌｄｎｉｉａｉｎａｄｅｂｌｄｔｃｉｎｓｓｅｉｄｖｌｐｄＷｉｈｍｕｔｌｃｅｅａｉｎｔａｓｕｅｓｔｏｌｃｈｄｅｂｌｉｅｔｆｃｔｏ，ｎｅｇａｌｅｅｔｙｔｍｓｅｅｏｅ．ｔｌｉｅａｃｌｒｔｒｎｄｃｒｏｃｌｔｅｏｐｏｅｔｔｂｅｖｂａｉｎｄｔｅｈｄｅｂｌｏｃｒｅ，ｈｓｓｓｅｕｅａｄｗａｅｃｒｕｔｏｍａｅｒａ —ｉｎｌｓｓｏｅｓｒａｌｉｒｔｏａａｗｈｎｔｅｅｇａｌｃｕｒｄｔｉｙｔｍｓｓｈｒｒｉｉｔｋｅｌｍｅａａｙｉｆｓｎｏｃｓｔｄｔｎｏａａａｄｃｍｐｅｅｔｅｄｓｉｃｉｎｏｄｅｂｌ．ｅｐａｔｅｓｏｈｔｓｓｅｃｎａｃｍｐｉｈｒａ —ｉｅｄｔｃｉｎｏｌｔｈｉｔｔｆｅｇａ１Ｔｈｒｃｉｈｗｓｔａｙｔｍａｃｏｎｏｃｌｓｅｌｔｍｅｅｔｏｆｅｇａｌｎｃｉｖａｒｖｒｉｔｄｅｂｌａｄａｈｅｅａｆｉｅｄｃ．Ｋｅｒｓｉｒｔｏａｕｅｎ；ｃｅｅｏｅｅａｓｕｅ；ＣＵｖｗｏｄ：ｖｂａｉｎｍｅｓｒｍｅｔａｃｌｒｍｔｒｔｎｄｃｒＭｒ
两种传感器；利用激光器进行振动的测量精度比较高，
但它只能对很小的区域进行测量，另外成本也是很贵的；应变片成本不高，但它的响应速度不能满足球台振
Ａｃｅｅｒｍｅｅｒｃｌｏｔ
ＺＨＡＯｉＺＢ－，ＨＵｕｃｅｇ，Ｕａｇቤተ መጻሕፍቲ ባይዱｗｕＭ－ｈｎＬＩＱｉｎ
（．ｃｏｌｆｎｏｍａｉｎＥｇｎｅｉｇＳＵＳ，ｉｎａｇ６１１ｈｎ；１ＳｈｏＩｆｒｔｎｉｅｒ，ＷｏｏｎＴＭａｙｎ２００Ｃｉａ２Ｎｕｄｃｅｃ．ｏｅＳｉｎｅ＆Ｔｃｎｌｇｒ．ｔ．Ｍｉｎａｇ６１０ｈｎｅｈｏｏｙＣｏｐＬｄ，ａｙｎ２００Ｃａ）ｉ
１引言
乒乓球运动发展至今，全世界已有相当的影响在
涡流位移传感器对振动的振幅进行非接触测量【；ｌ利用】磁电式传感器进行振动速度的测量［；２利用激光的光反１馈自混合干涉现引运用半导体激光器进行振动测量；，还有使用应变片进行测量。上述各种测量方式都有自己的优点与缺点，电涡流传感器、磁电式传感器是进行非接触测量，但乒乓球台本身的材料决定了不能采用这
（．１西南科技大学信息工程学院，四川绵阳６１１；．２００２绵阳诺德科技有限责任公司，四川绵阳６１０）２００
摘
要：乒球比赛过中｝观的擦边球很啦判断，ｒ高判别擦边球的准确度，｝｛为提研制了一种擦边球的检测系统。在系统中，采用多个加速眨他感实现刈ｍ现擦边球时的球台抓动数据进行采集，通过硬件电路对传感器数据进行实时分析处理，完成对擦边球进行实时划别。实践灰＿，Ｊ系统能够完成对擦边球的实时榆测，月实现擦边球的公平判决。
ＡｂｔａｔＴｅｅｇａｌｐｅｒｄｉｔｅｐｏｅｓｆｈｂｅｔｎｉｇｍｅｉｄｆｃｌｔｄｅｉｏｄｒｏｉｒｖｅａｃｒｃｔｓｒｃ：ｈｄｅｂｌａｐａｅｒｃｓｏｅｔｌｅｎｓａｉｕｔｏｊｇ，ｎｒｅｎｈｔａｓｉｕｔｍｐｏｅｔｃｕａｙｏ’ ｈ
关键字：功洲；Ｉ嗖憋器；片机抓Ｉ述Ｊ１＿分类：ｔ７．｛］Ｔ４５２文献怀识码：Ｂ文章缔号：０３２１２１）卜０７０１０７４（００ｔ０２４
ＴｈｄｅＢｌＤｉｉｃｉｎＳｓｅｏａｌｅｎｓＢｓｄｏｅＥｇａｌｓｎｔｙｔｍｆｂｅＴｎｉａｅｎｔｏＴ
力，特别是在我国相当地普及。乒乓球技巧日臻完善，
由于乒乓球球小速快的特征，比赛过程中有时出现的在擦边球，很难判断，很容易出现争议，影响运动员的正常
发挥。为了能够快速、正确的判读擦边球，对裁判的提
出了很高的要求。
自化术应２１年９第１期动技与用００第２卷１
仪器仪表与检测技术
ＩｓｒｎｔｕｍｅｔｉｎａｎａｔｎｄＭｅａｕｍｅｌｏｓｒｎ
基于加速度传感器的乒乓球擦边球判别系统
赵必武，目成１刘朱，强２