WO2019128505A1 - 一种台球比赛计分系统 - Google Patents

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WO2019128505A1
WO2019128505A1 PCT/CN2018/115387 CN2018115387W WO2019128505A1 WO 2019128505 A1 WO2019128505 A1 WO 2019128505A1 CN 2018115387 W CN2018115387 W CN 2018115387W WO 2019128505 A1 WO2019128505 A1 WO 2019128505A1
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billiard
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computer
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French (fr)
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梁栋
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Shenzhen Supervisions Technology Co Ltd
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Shenzhen Supervisions Technology Co Ltd
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63D—BOWLING GAMES, e.g. SKITTLES, BOCCE OR BOWLS; INSTALLATIONS THEREFOR; BAGATELLE OR SIMILAR GAMES; BILLIARDS
    • A63D15/00—Billiards, e.g. carom billiards or pocket billiards; Billiard tables
    • A63D15/20—Scoring or registering devices
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/033—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor

Definitions

  • the computer is further configured to determine that the billiard ball or the white ball that the white ball first hits during a hitting process does not encounter any billiards during a hitting process.
  • the embodiment of the present invention provides a billiard game scoring system, comprising: a camera device, a computer and an output device; the camera device is configured to collect video information of a billiard including a pool table and a billiard table; a computer, configured to analyze the video information based on a pre-built model to obtain location information of a billiard; determine a current scene state of the game according to the location information, and calculate based on the scene state and a rule corresponding to the billiard type Dividing and/or acquiring the current hitting party; the output device is configured to output score information of the parties and the current hitting party, thereby realizing automatic output of the score situation of the parties and the effect of the current hitting party
  • the efficiency of the scoring is improved, and the embodiment of the invention is simple in operation, and has strong practicability and ease of use.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a billiard game scoring system in one embodiment
  • FIG. 5 is a schematic diagram of a billiard game scoring system in an embodiment
  • FIG. 7 is a schematic diagram of the transition state of billiards in an embodiment.
  • Invention embodiment
  • the output device 13 generally refers to a device having an output information function, which may be a display, a display screen, a projector, a television, a speaker, a signal light, a printer, or the like;
  • the imaging device 11 is configured to collect video information including a billiard table and a billiard on the countertop.
  • the computer 12 is configured to analyze the video information based on a pre-built model to obtain location information of the billiard; determine a current scene state of the game according to the location information, based on the scene state and a rule corresponding to the billiard type , scoring and/or obtaining the current hitter;
  • the scene state includes location information of the billiards, status of the billiards, running status of the scene, and billiard collision information.
  • the pre-built model is an elliptical model
  • the video information includes distribution information of an ellipse area corresponding to each billiard on the table.
  • the video information includes distribution information of an elliptical area corresponding to each billiard on the table surface;
  • a billiard is in an active state, the billiard is located on the table, and the system can confirm its position;
  • a billiard is in the bag state, meaning that the billiard has fallen into the bag mouth, and the system can confirm the Situation;
  • a billiard is in a missing state, which means that the billiard is blocked or otherwise causes the system to be unable to confirm its position and whether it has fallen into the pocket.
  • the running state of the scenario includes at least running, setting, and waiting;
  • the predetermined threshold may be preset according to the accuracy requirement, and optionally, the predetermined threshold is a positive number greater than zero but close to zero.
  • the computer 12 is further configured to determine that the billiard ball or the white ball that the white ball first hits during a hitting process does not touch any billiards during a hitting process.
  • each target billiard area and the white ball prediction motion area is a trajectory expansion area formed from a current white frame position of the white ball to a predicted position of the white ball lower frame, and the target billiard is a billiard that the white ball may hit;
  • the target billiard closest to the current frame position is determined as the first collision of the white ball in a hitting process. ⁇ 0 2019/128505 ⁇ (: 17 ⁇ 2018/115387 billiards, the distance is the distance in the predetermined metric.
  • the white ball lower frame position can be predicted.
  • the rounded rectangular area formed by sweeping from the current frame position of the white ball to the predicted position of the lower frame of the white ball is called a white ball predicted motion area.
  • the ball that the white ball may hit is called the target billiard, and it is judged whether there is overlap between the target billiard area and the white ball predicted motion area. If there is overlap of more than one target billiard, the target billiard ball is projected onto the sweeping spindle, the most The target billiard corresponding to the rear projection point is the ball that the white ball first collides with.
  • Video information computer 12, configured to analyze the video information based on a pre-built model to obtain location information of a billiard; determine a current scene state of the game according to the location information, based on the scene state and a billiard type a rule, performing scoring and/or acquiring a current hitting party;
  • the output device 13 is configured to output score information of the parties and the current hitting party, thereby realizing automatic output of the score situation of the parties and the current.
  • an input device 14 configured to receive information input by a user; ⁇ 0 2019/128505 ⁇ (:17 ⁇ 2018/115387
  • the computer 12 is further configured to update a current scene state of the game based on the input information.
  • the input information includes at least two items: the batting party after the foul (according to the snooker rule, after one player fouls, the other player may choose to play next, or may choose to continue playing by the opponent), free kick ( According to the snooker rule, one player fouls at the same time and the opponent can't directly hit the target billiards.
  • the other player can choose other free kicks as the target billiards, called the free kick, or he can give up the free kick and hit the original target billiards.
  • the output information includes at least two items: the current hitting party, the two sides score (usually a two-player game, and if used for a multiplayer match, the scores of the parties).
  • FIG. 5 A general structure diagram of a preferred embodiment of the automatic billiard scoring system is shown in FIG. 5, which includes three modules: a smart camera, an output device 13, and an input device 14, wherein the smart camera can also use the built-in video.
  • the processor analyzes and processes the video data.
  • the preferred embodiment is equivalent to combining the two modules of the camera, the computer 12, and the like in the solution of the present invention into one module, and thus does not go beyond the scope of the present invention.
  • Smart cameras also known as smart cameras, smart cameras, smart vision sensors or smart video sensors.
  • sub-modules including video analysis, rule logic, and the like are included, and optionally, sub-modules such as initialization may also be included.
  • the initialization sub-module is to model the factors that are unchanged or change little during the running of the system, and the factors may include: camera imaging parameters, image transformation parameters, and effective active area of the table, shape and position of the pocket, and the table The color, the color of each ball, etc.
  • the camera imaging parameters may include resolution, frame rate, exposure time, white balance parameters, etc.
  • the image transformation parameters may include a distortion correction coefficient, a homography transformation matrix, etc., and the effective active area of the table can be simplified into a rectangle or a more accurate description.
  • the shape of the pocket can be simplified into a circular shape, and its size and position can be uniformly positioned according to the usual situation or can be specifically positioned for the current table.
  • the color of the table can be globally modeled or partially modeled, and the color of each ball can be represented by a single color. It is also possible to model with a Gaussian mixture model.
  • the initialization sub-module generates or updates initialization parameters that can be applied to the video analysis sub-module and/or the rule logic sub-module.
  • the function of the video analysis sub-module is to analyze the video data, generate or update the scene state, including the ball position, the ball state type, the running state type, the first hitting marker, and the like.
  • the billiard position is separately for each ball, and includes at least the current position information of all the active balls (on the table ball), and optionally, the under-the-ball position information, the set ball target position information, and each Ball history location information, and more.
  • the positioning method can use the selection or combination of methods such as image segmentation, template matching, shape detection, curve fitting, and the like.
  • the representation of the ball position can be selected using image coordinates, physical coordinates, normalized coordinates, and the like.
  • the billiards state is also separately for each ball, and its type includes at least two kinds of activities, under the stage, etc., and can be further subdivided into activities, missing, hitting the ball into the bag, hitting the ball out of bounds, going to the ball.
  • a billiard is active, meaning that the billiard is on the table, and the system can confirm its position;
  • a billiard is in the bag state meaning that the billiard has fallen into the bag, and the system can confirm the situation;
  • Being in a missing state means that the billiard is blocked or otherwise causes the system to be unable to confirm its position and to confirm whether it has fallen into the pocket.
  • the running state is the overall situation, and its type includes at least three types of running, setting, and waiting.
  • the conversion logic is as shown in FIG. 7: the current running state is waiting, after detecting the hitting the white ball, The running status is changed to running; the current running status is running, after detecting that all the balls are stopped, if it is judged that the ball needs to be set, the running status is changed to set, otherwise it is turned to waiting; the current running status is set. After the completion of the set is detected, the running status is changed to waiting.
  • the running state at the start of the race is usually set, depending on the actual situation, it may be waiting or running.
  • the above conversion logic is based on the snooker rule, that is, the ball can not be placed after stopping the ball without stopping the ball, and the ball can be hit after the ball is stopped, and the ball can be placed after the ball is required to be placed. The ball can be hit after the ball is placed, etc. If the system allows non-compliance with the rules, the conversion logic can be changed as appropriate.
  • the first shot is the one that the white ball hits first in the hit.
  • the running state is running, the white ball is collided with other balls, and the ball that first detects the collision is marked as the first hitting ball.
  • the role of the rule logic sub-module is to generate or update the game state and the scene state according to the scene state.
  • the scene state includes the position information of the billiards, the state of the billiards, the running state of the scene, and the collision information of the table.
  • the billiard collision information further includes a first shot marker and the like.
  • the most basic scene state includes both scores, active players and current target billiards.
  • the scene state may also include more game information and technical statistics, such as current continuous score, highest continuous score, offensive success rate, defensive success rate, time spent on the game, and the like.
  • the rule logic sub-module does not need to be executed frame by frame, usually when the "running" running state is finished, and then according to the original game state and the current incoming scene state, combined with the snooker game rules, the correct The processing logic can update the game status and scene status.
  • the original game status is: The active player is A, the two sides score 50:40, and the target billiard is a yellow ball.
  • the scene state is: The first shot is a yellow ball, the yellow ball status type is the current hitting into the bag, and the 15 red ball status types are the previous hitting into the bag, white ball, green ball, brown ball, blue ball, powder ball
  • the black ball status type is active.
  • the updated game status is: The active player is A, the two sides score 52:40, and the target billiard is green. The updated scene state will clear the first shot flag, and the yellow ball status type will change to the next shot.
  • control signal can optionally be generated by the input device 14, acting on or receiving on the camera, computer 12 or output device 13, to control the system.
  • the significance is that the user can not only accept the processing results of the system, but also control and intervene in the system and the game process. For example, after a player fouls, according to the snooker rule, the other player can choose to play next time, or he can choose to continue playing, so that the choice needs to control the system in an appropriate manner.
  • the input device 14 is actually a source of the control signal or a collective name of the medium, for example, controlled by voice recognition.
  • the microphone equipped with the computer 12 can be regarded as the input device 14, and the person who emits the voice can also be regarded as the input device 14.
  • the camera can be regarded as the input device 14 at this time, and the person making the gesture can also be regarded as the input device 14.
  • the input device 14 may be a stand-alone controller, and may be itself or a part of other modules, such as a remote controller attached to the output device 13, such as a keyboard attached to the computer 12, a mouse, such as the camera itself, and the like.
  • the hitting party after the foul is selected can be obtained by face recognition, and the camera can be regarded as the input device 14 at this time.
  • the camera 12 can optionally be used to generate a control signal to control the camera.
  • the computer 12 module detects that the brightness of the image is too high or too low, and can control the camera to adjust the exposure time; detecting that the camera field of view does not cover the effective area of the table, can control the camera to adjust the posture, and the like.
  • the analysis and execution of the automatic control are logically divided into the computer 12 module, and the actual implementation is not limited to a specific device.
  • the smart camera can control its own adjustment parameters and posture, and its processor is logically Divided into the computer 12 module.
  • the different parts decomposed by the different modules may be integrated in the same device.
  • the computer 12 module may decompose the calculation into three parts, one part is placed in the self-contained processor of the smart camera device 11, and a part is placed on the industrial computer. Inside, a part is placed in the smart TV, so that the first part is embodied as a device in the form of the camera device 1 1 module, and the third part is morphologically identical to the output device 13 module.
  • the above modules, and between the devices in the module may be fixedly assembled, for example, fixedly installed in a notebook computer; or connected by slots, cables, wireless, etc., for example, videography
  • the video data collected by the device 11 can be sent to the computer 12 by means of a data line, a network line, a positive 1 or the like.
  • the distance between each of the above modules, and between the devices in the module can be as close as zero or as far as cross-over.
  • the current scene state of the game is updated based on the information input in the input device 14, thereby improving the flexibility of scoring.

Landscapes

  • Image Analysis (AREA)
  • Pinball Game Machines (AREA)

Abstract

一种台球比赛计分系统，包括：摄像装置（11）、计算机（12）和输出设备（13）；摄像装置（11），用于采集包含台球桌的台面及台面上的台球的视频信息；计算机（12），用于基于预先构建的模型对视频信息进行分析，得到台球的位置信息；根据位置信息确定比赛当前的场景状态，基于场景状态以及台球种类对应的规则，进行计分和／或获取当前击球方；输出设备（13），用于输出各方的得分信息和当前击球方。系统实现了自动输出各方的得分情况和当前击球方的效果，提高了计分的效率。

Description

\¥0 2019/128505 卩（：17 \2018/115387
一种台球比赛计分系统
技术领域
[0001] 本发明涉及台球技术领域， 特别是涉及一种台球比赛计分系统。
背景技术
[0002] 目前的台球比赛一般是采用人工计分的方式对现场的台球比赛进行分数的统计 ， 需要专业的记分员根据台球桌台面上的台球的位置信息进行人工判断以反复 更新比赛状态， 操作繁琐、 效率低。
[0003] 因此， 有必要提出一种方案， 以解决上述问题。
发明概述
技术问题
问题的解决方案
技术解决方案
[0004] 有鉴于此， 本发明实施例提供了一种台球比赛计分系统， 以解决现有技术中人 工对台球比赛进行计分造成操作繁琐、 效率低的问题。
[0005] 本发明实施例提供了一种台球比赛计分系统， 包括： 摄像装置、 计算机和输出 设备；
[0006] 所述摄像装置， 用于采集包含台球桌的台面及台面上的台球的视频信息；
[0007] 所述计算机， 用于基于预先构建的模型对所述视频信息进行分析， 得到台球的 位置信息； 根据所述位置信息确定比赛当前的场景状态， 基于所述场景状态以 及台球种类对应的规则， 进行计分和 /或获取当前击球方；
[0008] 所述输出设备， 用于输出各方的得分信息和所述当前击球方。
[0009] 可选地， 所述计算机， 还用于分别对摄像装置、 台面以及台球相关的参数进行 初始化。
[0010] 可选地， 所述台球比赛计分系统还包括输入设备，
[0011] 所述输入设备， 用于接收用户输入的信息；
[0012] 所述计算机， 还用于基于所述输入的信息更新所述比赛当前的场景状态。 \¥0 2019/128505 卩（：17 \2018/115387
[0013] 可选地， 所述台球种类为斯诺克， 所述用户输入的信息至少包括：
[0014] 犯规后的击球方； 以及，
[0015] 自由球的信息。
[0016] 可选地， 所述场景状态包括台球的位置信息、 台球的状态、 场景的运行状态、 台球碰撞信息。
[0017] 可选地， 所述预先构建的模型为椭圆模型， 视频信息包括各个台球对应的椭圆 区域在台面上的分布信息；
[0018] 所述计算机， 还用于从所述分布信息中检测出符合所述椭圆模型的椭圆区域； [0019] 所述计算机， 还用于根据所述椭圆模型中所述摄像装置、 台球以及所述分布信 息中台球对应的椭圆区域的空间几何位置关系， 基于所述符合所述椭圆模型的 椭圆区域的位置信息， 计算得到该椭圆区域所属的台球的位置信息。
[0020] 可选地， 所述台球的状态至少包括活动状态、 失踪状态和进袋状态。
[0021] 可选地， 所述场景的运行状态至少包括运行中、 置位中和等待中；
[0022] 所述计算机， 还用于若场景当前的运行状态为等待中， 检测到击打白球之后， 将场景的运行状态更新为运行中；
[0023] 若场景当前的运行状态为运行中， 且检测到所有台球的位置信息随时间的变化 小于预定阈值时， 检测到有球需要置位， 将运行状态更新为置位中； 若场景当 前的运行状态为运行中， 且检测到所有台球的位置信息随时间的变化小于预定 阈值时， 检测到没有球需要置位， 将运行状态更新为等待中；
[0024] 若场景当前的运行状态为置位中， 检测到置位完成之后， 将运行状态更新为等 待中。
[0025] 可选地， 所述计算机， 还用于确定白球在一次击球过程当中最先碰撞到的台球 或白球在一次击球过程当中没有碰到任何台球。
[0026] 可选地， 所述计算机， 还用于将所述视频信息划分成多个帧；
[0027] 根据白球往前至少一帧位置和白球当前帧位置预测白球下帧位置；
[0028] 判断各目标台球区域与白球预测运动区域是否存在重叠， 白球预测运动区域为 从白球当前帧位置到白球下帧预测位置所形成的轨迹扩展区域， 目标台球为白 球可能撞击到的台球； \¥0 2019/128505 卩（：17 \2018/115387
[0029] 若存在重叠， 且有一个目标台球与白球预测运动区域存在重叠， 则将所述目标 台球确定为白球在一次击球过程当中最先碰撞到的台球；
[0030] 若存在重叠， 且至少有两个目标台球与白球预测运动区域存在重叠， 则将距离 所述当前帧位置最近的目标台球确定为白球在一次击球过程当中最先碰撞到的 台球， 所述距离为预定度量方式中的距离。
发明的有益效果
有益效果
[0031] 实施本发明实施例， 将具有如下有益效果：
[0032] 本发明实施例提供了一种台球比赛计分系统， 包括： 摄像装置、 计算机和输出 设备； 所述摄像装置， 用于采集包含台球桌的台面及台面上的台球的视频信息 ; 所述计算机， 用于基于预先构建的模型对所述视频信息进行分析， 得到台球 的位置信息； 根据所述位置信息确定比赛当前的场景状态， 基于所述场景状态 以及台球种类对应的规则， 进行计分和 /或获取当前击球方； 所述输出设备， 用 于输出各方的得分信息和所述当前击球方， 从而实现了自动输出各方的得分情 况和所述当前击球方的效果， 提高了计分的效率， 另外本发明实施例操作简单 ， 具有较强的实用性和易用性。
对附图的简要说明
附图说明
[0033] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案， 下面将对实施例或 现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍， 显而易见地， 下面描述中的 附图仅仅是本发明的一些实施例， 对于本领域普通技术人员来讲， 在不付出创 造性劳动的前提下， 还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0034] 其中：
[0035] 图 1为一个实施例中台球比赛计分系统的示意图；
[0036] 图 2是一个实施例中椭圆模型的示意图；
[0037] 图 3-八是一个实施例中不存在库边反弹的碰撞示意图；
[0038] 图 3-：8是一个实施例中存在库边反弹的碰撞示意图；
[0039] 图 4是一个实施例中台球比赛计分系统的示意图； \¥0 2019/128505 卩（：17 \2018/115387
［0040］ 图 5是一个实施例中台球比赛计分系统的示意图；
［0041］ 图 6是一个实施例中斯诺克计分系统的流程示意图；
［0042］ 图 7是一个实施例中台球运行状态转换示意图。 发明实施例
本发明的实施方式
［0043］ 下面将结合本发明实施例中的附图， 对本发明实施例中的技术方案进行清楚、 完整地描述， 显然， 所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例， 而不是全部 的实施例。 基于本发明中的实施例， 本领域普通技术人员在没有作出创造性劳 动前提下所获得的所有其他实施例， 都属于本发明保护的范围。
［0044］ 以下描述中， 为了说明而不是为了限定， 提出了诸如特定系统结构、 技术之类 的具体细节， 以便透彻理解本发明实施例。 然而， 本领域的技术人员应当清楚 ， 在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。 在其它情况中， 省 略对众所周知的系统、 装置、 电路以及方法的详细说明， 以免不必要的细节妨 碍本发明的描述。
［0045］ 应当理解， 当在本说明书和所附权利要求书中使用时， 术语“包括”指示所描述 特征、 整体、 步骤、 操作、 元素和 /或组件的存在， 但并不排除一个或多个其它 特征、 整体、 步骤、 操作、 元素、 组件和 /或其集合的存在或添加。
［0046］ 还应当理解， 在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的 目的而并不意在限制本发明。 如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的 那样， 除非上下文清楚地指明其它情况， 否则单数形式的“一”、 “一个”及“该”意 在包括复数形式。
［0047］ 还应当进一步理解， 在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和 /或”是 指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合， 并且包括这 些组合。
［0048］ 如在本说明书和所附权利要求书中所使用的那样， 术语“如果”可以依据上下文 被解释为“当 ......时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。 类似地， 短语
“如果确定”或“如果检测到［所描述条件或事件］”可以依据上下文被解释为意指“一 旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到［所描述条件或事件］”或“响应于检测到［所 \¥0 2019/128505 卩（：17 \2018/115387 描述条件或事件 ]”。
[0049] 为了说明本发明所述的技术方案， 下面通过具体实施例来进行说明。
[0050] 实施例一
[0051] 图 1示出了本发明实施例一提供的台球比赛计分系统 10。 台球比赛计分系统 10 包括： 摄像装置 11、 计算机 12和输出设备 13。
[0052] 其中， 摄像头泛指可以采集视频或者图像序列的设备， 可以是工业相机、 网络 摄像头、 监控摄像头、 计算机自身配备的摄像头等；
[0053] 计算机 12泛指具有计算功能的设备， 可以是工控机、 台式电脑、 笔记本电脑、 平板电脑、 嵌入式系统、 单片机、 计算芯片、 智能手机、 智能电视、 智能摄像 头自带处理器等；
[0054] 输出设备 13泛指具有输出信息功能的设备， 可以是显示器、 显示屏、 投影仪、 电视、 音箱、 信号灯、 打印机等等；
[0055] 所述摄像装置 11， 用于采集包含台球桌的台面及台面上的台球的视频信息。
[0056] 计算机 12, 用于基于预先构建的模型对所述视频信息进行分析， 得到台球的位 置信息； 根据所述位置信息确定比赛当前的场景状态， 基于所述场景状态以及 台球种类对应的规则， 进行计分和 /或获取当前击球方；
[0057] 进一步地， 所述场景状态包括台球的位置信息、 台球的状态、 场景的运行状态 、 台球碰撞信息。
[0058] 进一步地， 所述预先构建的模型为椭圆模型， 视频信息包括各个台球对应的椭 圆区域在台面上的分布信息。
[0059] 计算机 12, 还用于从所述分布信息中检测出符合所述椭圆模型的椭圆区域。
[0060] 计算机 12, 还用于根据所述椭圆模型中所述摄像装置 11、 台球以及所述分布信 息中台球对应的椭圆区域的空间几何位置关系， 基于所述符合所述椭圆模型的 椭圆区域的位置信息， 计算得到该椭圆区域所属的台球的位置信息。
[0061] 其中， 椭圆模型如图 2所示， 构造以摄像头光心为顶点并与球相切的圆锥， 它 被台面所在平面所截的截面（即台球在该平面的投影）为椭圆， 这正是台球在图像 中呈现的形状。 显而易见的前提是， 台球的物理尺寸是固定的， 而且由于正常 情况下球总是与台面所在平面相切， 因此台球位置与球心在台面的竖直投影点 相互决定。 这时， 在已知台球位置的情况下， 可以计算出椭圆位置 (即椭圆中心 位置)和椭圆形状 (包括长轴长度、 短轴长度、 长轴方向)； 反过来， 在已知椭圆 位置的情况下， 可以推导出台球的位置信息和椭圆形状。 上述位置和长度可以 是基于台面物理坐标， 也可以基于图像坐标， 或者归一化坐标等。 需要说明的 是， 图 2中展示的是摄像头主光轴与台面垂直的理想情况， 事实上即使主光轴与 台面不垂直， 球在图像中仍然呈椭圆， 且上述参数仍然可以相互推导。
[0062] 前面提到， 已知椭圆位置 (即椭圆中心点位置)， 可以推导出台球位置和椭圆形 状 (包括长轴长度、 短轴长度、 长轴方向)。 一种实施方式是：
[0063] 以台面中心为原点， 台面为 Z=0平面， 台面长边方向为 X轴方向， 台面宽边方 向为 Y轴方向建立坐标系。 设摄像头光心位于台面中心正上方且距离台面 h， 则 其坐标为 (0,0, h)。 设台球位置为 (x,y)， 其半径已知为 r， 且默认放置于台面上， 则 其球心坐标为 (x,y,r)。 以顶点为 (0,0, h)， 做一个与球心为 (x,y,r)半径为 r的球相切 的圆锥， 与 Z=0平面相交， 得到的椭圆即为投影椭圆， 设其中心为 (x',y')， 长轴长 度为 a， 短轴长度为 b， 长轴方向为 0。
[0064] 台球投影的正向过程是： 已知 h, x, y, r， 求 x',y',a,b,0。 这通过建立圆锥方程并求 解圆锥与平面的联合方程是很容易做到的。 反过来， 实际需要是已知 h, x’, y’, r， 求 x,y,a,b,0。 这需要将 x,y作为待定量， 同样建立圆锥方程并求解圆锥与平面的联 合方程， 可以反过来求出 x,y。 以上是比较规范的一种实现方式， 实际还有很多 替代方式， 不一一列举。
[0065] 作为本实施例的一个优选实施例， 所述视频信息包括各个台球对应的椭圆区域 在台面上的分布信息；
[0066] 其中， 分布信息可以是椭圆区域在台面上的分布情况， 可以是： 所有的椭圆区 域之间都不存在重叠区域， 即所有的椭圆区域是独立的； 也可以是： 至少一个 椭圆区域是独立的， 两个或者两个以上的椭圆区域存在重叠； 还可以是： 所有 的椭圆区域都不是独立的， 即对于任何一个椭圆， 至少与其相邻的椭圆区域重 叠。 从分布信息中检测出符合所述椭圆模型的椭圆区域， 例如， 直接应用霍夫 变换 (Hough Transform)或者随机抽样一致算法 (random sample
consensus, RANSAC)方法， 直接从分布信息中检测出所有符合 (x',y',a,b,0)约束的 \¥0 2019/128505 卩（：17 \2018/115387 椭圆。
[0067] 可选地， 所述台球的状态至少包括活动状态、 失踪状态和进袋状态。
[0068] 其中， 某个台球处于活动状态， 是指该台球位于台面上， 且系统可以确认其位 置； 某个台球处于进袋状态， 是指该台球已掉进袋口， 且系统可以确认该情况 ； 某个台球处于失踪状态， 是指该台球由于被遮挡或者其他原因， 导致系统无 法确认其位置， 也无法确认其是否已掉进袋口。 可选地， 所述场景的运行状态 至少包括运行中、 置位中和等待中；
[0069] 计算机 12, 还用于若场景当前的运行状态为等待中， 检测到击打白球之后， 将 场景的运行状态更新为运行中；
[0070] 若场景当前的运行状态为运行中， 且检测到所有台球的位置信息随时间的变化 小于预定阈值时， 检测到有球需要置位， 将运行状态更新为置位中； 若场景当 前的运行状态为运行中， 且检测到所有台球的位置信息随时间的变化小于预定 阈值时， 检测到没有球需要置位， 将运行状态更新为等待中；
[0071] 若场景当前的运行状态为置位中， 检测到置位完成之后， 将运行状态更新为等 待中。
[0072] 其中， 预定阈值可以根据精度要求预先设定， 可选地， 预定阈值为大于零但接 近于零的正数。
[0073] 可选地， 计算机 12， 还用于确定白球在一次击球过程当中最先碰撞到的台球或 白球在一次击球过程当中没有碰到任何台球。
[0074] 可选地， 计算机 12, 还用于将所述视频信息划分成多个帧；
[0075] 根据白球往前至少一帧位置和白球当前帧位置预测白球下帧位置；
[0076] 判断各目标台球区域与白球预测运动区域是否存在重叠， 白球预测运动区域为 从白球当前帧位置到白球下帧预测位置所形成的轨迹扩展区域， 目标台球为白 球可能撞击到的台球；
[0077] 若存在重叠， 且有一个目标台球与白球预测运动区域存在重叠， 则将所述目标 台球确定为白球在一次击球过程当中最先碰撞到的台球；
[0078] 若存在重叠， 且至少有两个目标台球与白球预测运动区域存在重叠， 则将距离 所述当前帧位置最近的目标台球确定为白球在一次击球过程当中最先碰撞到的 \¥0 2019/128505 卩（：17 \2018/115387 台球， 所述距离为预定度量方式中的距离。
[0079] 在已知白球当前帧位置和以往帧位置的情况下， 可以预测白球下帧位置。 从白 球当前帧位置到白球下帧预测位置所扫掠形成的圆头矩形状区域， 称为白球预 测运动区域。 将白球可能撞击到的球称为目标台球， 判断各目标台球区域与白 球预测运动区域是否存在重叠， 若不止一个目标台球存在重叠， 则将各目标台 球球心向扫掠主轴投影， 其中最靠后的投影点对应的目标台球即为白球首先碰 撞到的球。
[0080] 上述为基本情况， 即图 3-八所示的不存在库边反弹的情况， 而图 3-：8是存在库边 反弹的情况。 除了可以像图 3-：8这样根据反弹原理构建带转折的白球预测运动区 域， 还可以由白球当前帧位置、 白球以往帧位置、 白球预测位置、 目标台球位 置等生成其相对于库边的镜像， 从而可以构建不带转折的白球预测运动区域， 便于处理和分析。 上述的白球以往帧位置可以只取上一帧， 也可以取更多帧综 合计算。 上述的预测白球下帧位置， 其运动距离可以等于理想值， 即从上一帧 位置到当前帧位置的距离， 或者是根据以往速度及当前帧到下帧的时间间隔计 算出的运动距离， 也可以取适当大于理想值的运动距离。
[0081] 所述输出设备 13 , 用于输出各方的得分信息和所述当前击球方。
[0082] 在本发明实施例提供了一种台球比赛计分系统， 包括： 摄像装置 11、 计算机 12 和输出设备 13 ; 所述摄像装置 11， 用于采集包含台球桌的台面及台面上的台球 的视频信息； 计算机 12, 用于基于预先构建的模型对所述视频信息进行分析， 得到台球的位置信息； 根据所述位置信息确定比赛当前的场景状态， 基于所述 场景状态以及台球种类对应的规则， 进行计分和 /或获取当前击球方； 所述输出 设备 13 , 用于输出各方的得分信息和所述当前击球方， 从而实现了自动输出各 方的得分情况和所述当前击球方的效果， 提高了计分的效率， 另外本发明实施 例操作简单， 具有较强的实用性和易用性。
[0083] 实施例二
[0084] 图 4示出了本发明实施例二提供的台球比赛计分系统 40。 台球比赛计分系统 40 包括： 摄像装置 11、 计算机 12、 输出设备 13和输入设备 14。
[0085] 输入设备 14， 用于接收用户输入的信息； \¥0 2019/128505 卩（：17 \2018/115387
[0086] 其中， 输入设备 14泛指具有输入信息功能的设备， 可以是遥控器、 触控板、 鼠 标、 键盘、 触摸屏、 麦克风等， 甚至人也可以作为输入设备 14, 其语音和手势 等即为输入信息。 输入信息也可以是用户通过遥控器、 触控板、 鼠标、 键盘、 触摸屏、 麦克风等输入的信息。
[0087] 计算机 12, 还用于基于所述输入的信息更新所述比赛当前的场景状态。
[0088] 可选地， 所述台球种类为斯诺克， 所述用户输入的信息至少包括：
[0089] 犯规后的击球方； 以及，
[0090] 自由球的信息。
[0091] 输入信息至少包括两项： 犯规后的击球方（根据斯诺克规则， 一方球员犯规后 ， 另一方球员可以选择接下来自己打球， 也可以选择由对方继续打球）， 自由球（ 根据斯诺克规则， 一方球员犯规同时造成对方无法直接打到目标台球， 另一方 球员可以选择其他任意球作为目标台球， 称为自由球， 也可以放弃自由球而击 打原来的目标台球）。
[0092] 输出信息至少包括两项： 当前击球方， 双方比分（通常是二人比赛， 若用于多 人比赛则是各方比分）。
[0093] 台球自动计分系统的一种优选实施方案总体结构图如图 5， 它包括智能摄像头 、 输出设备 13、 输入设备 14等三个模块， 其中智能摄像头除了可以采集视频， 还可以利用内置处理器对视频数据进行分析和处理。 优选实施方案相当于将本 发明方案中的摄像头、 计算机 12等二个模块合并为一个模块， 因此仍未超出本 发明方案的范畴。 智能摄像头， 也叫智能相机、 智能摄像机、 智能视觉传感器 或智能视频传感器等。
[0094] 以下将以斯诺克自动计分系统为例阐述台球自动计分系统的实施方案。
[0095] 如图 6 , 斯诺克自动计分系统的总体流程是： 摄像头对台球比赛现场进行视频 采集， 得到视频数据传送给计算机 12; 计算机 12对视频数据进行分析和处理， 得到比赛状态传送给输出设备 13 , 从而展示给用户。 可选地， 还可以利用输入 设备 14产生控制信号， 作用于或接收于摄像头、 计算机 12或者输出设备 13 , 对 系统进行控制。 可选地， 还可以利用计算机 12产生控制信号， 对摄像头进行控 制。 \¥0 2019/128505 卩（：17 \2018/115387
[0096] 在计算机 12中， 至少包括视频分析、 规则逻辑等两个子模块， 可选地， 还可以 包含初始化等子模块。
[0097] 初始化子模块是对系统运行过程中不变或者变化不大的因素进行建模， 这些因 素可以包括： 摄像机成像参数、 图像变换参数， 以及台面有效活动区域、 袋口 形状和位置、 台呢颜色、 各球颜色等。 其中， 摄像机成像参数可以包括分辨率 、 帧率、 曝光时间、 白平衡参数等， 图像变换参数可以包括畸变校正系数、 单 应变换矩阵等， 台面有效活动区域可以简化为矩形也可以更准确地描述， 袋口 形状可以简化为圆形， 其大小和位置可以按照通常情况统一定位也可以针对当 前球桌专门定位， 台呢颜色可以全局建模也可以局部建模， 各球颜色可以用单 一颜色表示也可以用高斯混合模型建模等。 初始化子模块生成或更新初始化参 数， 可以应用于视频分析子模块和/或规则逻辑子模块。
[0098] 初始化子模块可以在系统启动时、 或一盘比赛启动时、 或必要时执行， 它是有 益的但不是必需的， 也可以转移或分解到其他子模块中执行。 视频分析子模块 和规则逻辑子模块可以逐帧执行， 也可以间隔若干帧执行， 还可以由系统判断 满足特定条件时执行等。
[0099] 视频分析子模块的作用是对视频数据进行分析， 生成或更新场景状态， 包含台 球位置、 球状态类型、 运行状态类型、 首击球标记等。
[0100] 台球位置是对各个球分别而言的， 至少包括所有活动球（台上球）的当前位置信 息， 可选地， 还可以获取台下球位置信息、 置位球目标位置信息、 各球历史位 置信息， 等等。 其定位方法可以使用图像分割、 模板匹配、 形状检测、 曲线拟 合等方法的选择或组合。 球位置的表示可以选择使用图像坐标、 物理坐标、 归 一化坐标等。
[0101] 台球状态也是对各个球分别而言的， 其类型至少包括活动、 台下等二种， 还可 以进一步细分为活动、 失踪、 当次击球进袋、 当次击球出界、 往次击球进袋、 置位中等若干种类型。 某个台球处于活动状态， 是指该台球位于台面上， 且系 统可以确认其位置； 某个台球处于进袋状态， 是指该台球已掉进袋口， 且系统 可以确认该情况； 某个台球处于失踪状态， 是指该台球由于被遮挡或者其他原 因， 导致系统无法确认其位置， 也无法确认其是否已掉进袋口。 [0102] 运行状态是对局面整体而言的， 其类型至少包括运行中、 置位中、 等待中等三 种， 其转换逻辑如图 7: 当前运行状态为等待中， 检测到击打白球之后， 运行状 态转为运行中； 当前运行状态为运行中， 检测到所有球停止之后， 若判断有球 需要置位， 运行状态转为置位中， 否则转为等待中； 当前运行状态为置位中， 检测到完成置位之后， 运行状态转为等待中。 开始比赛时的运行状态通常为置 位中， 根据实际情况也可能是等待中或运行中。 另外， 上述转换逻辑是基于斯 诺克规则给出的， 即在不需要置球的情况下停球后不能置球、 停球后才能击球 ， 在需要置球的情况下停球后才能置球、 置球后才能击球等等， 如果系统允许 不遵守规则， 则转换逻辑可以适当变化。
[0103] 首击球是指当次击球中白球首先击打到的那个球。 当运行状态为运行中时， 对 白球与其他球进行碰撞检测， 将首先检测到碰撞的球标记为首击球。
[0104] 规则逻辑子模块的作用是根据场景状态， 生成或更新比赛状态和场景状态。
[0105] 上文提到， 场景状态包括台球的位置信息、 台球的状态、 场景的运行状态、 台 球碰撞信息。 台球碰撞信息进一步包括首击球标记等。 最基本的场景状态 （比 赛状态） 包括双方得分、 活动球员和当前目标台球等。 可选地， 场景状态还可 以包括更多比赛信息和技术统计信息， 如当前连续得分、 最高连续得分、 进攻 成功率、 防守成功率、 出杆时间等等。
[0106] 规则逻辑子模块不需要逐帧执行， 通常在结束“运行中”运行状态时进行， 这时 根据原来的比赛状态及当前传入的场景状态， 结合斯诺克比赛规则， 施以正确 的处理逻辑， 即可对比赛状态和场景状态进行更新。
[0107] 例如， 原比赛状态为： 活动球员为甲， 双方得分为 50:40， 目标台球为黄球。
场景状态为： 首击球为黄球， 黄球状态类型为当次击球进袋， 15个红球状态类 型为往次击球进袋， 白球、 绿球、 棕球、 蓝球、 粉球、 黑球状态类型为活动。 则更新后的比赛状态为： 活动球员为甲， 双方得分为 52:40， 目标台球为绿球。 而更新后的场景状态将首击球标志清空， 黄球状态类型变为往次击球进袋。
[0108] 需要指出， 以上对模块的划分和介绍只是一种叙述方式， 这里隐含了不改变其 本质的一些变化， 例如球定位或首击球标记可以视为球状态的一部分， 球状态 可以视为运行状态的一部分， 运行状态或整个场景状态可以视为比赛状态的一 \¥0 2019/128505 卩（：17 \2018/115387 部分， 等等。
[0109] 上文提到， 可选地可以利用输入设备 14产生控制信号， 作用于或接收于摄像头 、 计算机 12或者输出设备 13 , 对系统进行控制。 其意义在于用户可以不仅仅是 接受系统的处理结果， 还可以对系统及比赛流程进行控制和干预。 例如， 一方 球员犯规后， 根据斯诺克规则， 另一方球员可以选择接下来自己打球， 也可以 选择由对方继续打球， 这样的选择就需要以适当的方式对系统进行控制。 这里 输入设备 14实际是控制信号的来源或者媒介的统称， 例如以语音识别方式进行 控制， 这时可将计算机 12配备的麦克风视为输入设备 14, 也可以将发出语音的 人视为输入设备 14; 再如以手势识别方式进行控制， 这时可将摄像头视为输入 设备 14, 也可以将做出手势的人视为输入设备 14。 输入设备 14可以是独立的控 制器， 可以是其他模块本身或一部分， 如输出设备 13附带的遥控器， 如计算机 1 2附带的键盘、 鼠标， 如摄像头本身等。 选择犯规后的击球方， 可以利用人脸识 别而获取， 这时可将摄像头视为输入设备 14。
[0110] 上文提到， 可选地可以利用计算机 12模块产生控制信号， 对摄像头进行控制。
前述借助输入设备 14实际是对系统进行人工控制， 而这里是对系统进行自动控 制。 例如， 计算机 12模块检测到图像亮度过高或过低， 可以控制摄像头调整曝 光时间； 检测到摄像头视野未覆盖台面有效区域， 可以控制摄像头调整姿态， 等等。 需要指出， 这里将自动控制的分析和执行在逻辑上划为计算机 12模块内 ， 而实际实施时并不局限于具体设备， 例如智能摄像头可以控制自己调整参数 和姿态， 而其处理器在逻辑上划为计算机 12模块内。
[0111] 上述四个模块在形态上可以是聚合的也可以是分散的， 例如摄像装置 11、 计算 机 12、 输出设备 13、 输入设备 14可以同时集成在一台笔记本电脑内； 也可以分 散在四台不同设备内， 或者部分聚合而在外观上体现为两个或三个设备等等， 例如将计算机 12、 输出设备 13、 输入设备 14等三个模块集成在一部智能电视内 ， 而摄像装置 11模块为一部工业相机， 等等。
[0112] 上述每一模块都可以具体为一个或多个设备， 例如摄像装置 11可以是一个， 也 可以是两个或更多个构成摄像装置 11阵列， 而阵列的分布形态可以是聚合的也 可以是分散的； 计算机 12可以是一台， 也可以是多台构成分布式系统等等； 输 \¥0 2019/128505 卩（：17 \2018/115387 出设备 13可以是一个也可以是多个， 例如多个显示屏或者一个显示屏加一个音 箱等等； 输入设备 14可以是一个也可以是多个， 例如一个遥控器加一个触摸屏 等等。
[0113] 上述由不同模块分解出的不同部分可以集成在同一台设备内， 例如计算机 12模 块可以将计算分解成三部分， 一部分放在智能摄像装置 11自带处理器内， 一部 分放在工控机内， 一部分放在智能电视内， 这样第一部分在形态上与摄像装置 1 1模块体现为一个设备， 第三部分在形态上与输出设备 13模块体现为同一设备。
[0114] 上述各模块之间， 以及模块内的各设备之间， 可以是固定装配的， 例如固定装 配在一台笔记本电脑内； 也可以以插槽、 线缆、 无线等方式连接， 例如摄像装 置 11采集的视频数据可以用数据线、 网线、 正1等方式发送给计算机 12。 上述 各模块之间， 以及模块内的各设备之间， 距离可以近至零距离， 也可以远至跨 越重洋。
[0115] 在本发明实施例中， 通过在台球比赛计分系统中增加输入设备 14, 基于输入设 备 14中输入的信息更新所述比赛当前的场景状态， 提高了计分的灵活性。
[0116] 以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案， 而非对其限制； 尽管参照前述 实施例对本发明进行了详细的说明， 本领域的普通技术人员应当理解： 其依然 可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改， 或者对其中部分技术特征进 行等同替换； 而这些修改或者替换， 并不使相应技术方案的本质脱离本发明各 实施例技术方案的精神和范围， 均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

\¥0 2019/128505 卩（：17 \2018/115387 权利要求书
[权利要求 1] 一种台球比赛计分系统， 其特征在于， 包括： 摄像装置、 计算机和输 出设备；
所述摄像装置， 用于采集包含台球桌的台面及台面上的台球的视频信 息；
所述计算机， 用于基于预先构建的模型对所述视频信息进行分析， 得 到台球的位置信息； 根据所述位置信息确定比赛当前的场景状态， 基 于所述场景状态以及台球种类对应的规则， 进行计分和 /或获取当前 击球方；
所述输出设备， 用于输出各方的得分信息和所述当前击球方。
[权利要求 2] 如权利要求 1所述的台球比赛计分系统， 其特征在于， 所述计算机， 还用于分别对摄像装置、 台面以及台球相关的参数进行初始化。
[权利要求 3] 如权利要求 1所述的台球比赛计分系统， 其特征在于， 还包括输入设 备，
所述输入设备， 用于接收用户输入的信息；
所述计算机， 还用于基于所述输入的信息更新所述比赛当前的场景状 态。
[权利要求 4] 如权利要求 3所述的台球比赛计分系统， 其特征在于， 所述台球种类 为斯诺克， 所述用户输入的信息至少包括：
犯规后的击球方； 以及，
自由球的信息。
[权利要求 5] 如权利要求 1所述的台球比赛计分系统， 其特征在于， 所述场景状态 包括台球的位置信息、 台球的状态、 场景的运行状态、 台球碰撞信息
[权利要求 6] 根据权利要求 5所述的台球比赛计分系统， 其特征在于， 所述预先构 建的模型为椭圆模型， 视频信息包括各个台球对应的椭圆区域在台面 上的分布信息；
所述计算机， 还用于从所述分布信息中检测出符合所述椭圆模型的椭 \¥0 2019/128505 卩（：17 \2018/115387 圆区域；
所述计算机， 还用于根据所述椭圆模型中所述摄像装置、 台球以及所 述分布信息中台球对应的椭圆区域的空间几何位置关系， 基于所述符 合所述椭圆模型的椭圆区域的位置信息， 计算得到该椭圆区域所属的 台球的位置信息。
[权利要求 7] 根据权利要求 5所述的台球比赛计分系统， 其特征在于， 所述台球的 状态至少包括活动状态、 失踪状态和进袋状态。
[权利要求 8] 根据权利要求 5所述的台球比赛计分系统， 其特征在于， 所述场景的 运行状态至少包括运行中、 置位中和等待中；
所述计算机， 还用于若场景当前的运行状态为等待中， 检测到击打白 球之后， 将场景的运行状态更新为运行中；
若场景当前的运行状态为运行中， 且检测到所有台球的位置信息随时 间的变化小于预定阈值时， 检测到有球需要置位， 将运行状态更新为 置位中； 若场景当前的运行状态为运行中， 且检测到所有台球的位置 信息随时间的变化小于预定阈值时， 检测到没有球需要置位， 将运行 状态更新为等待中；
若场景当前的运行状态为置位中， 检测到置位完成之后， 将运行状态 更新为等待中。
[权利要求 9] 如权利要求 5所述的台球比赛计分系统， 其特征在于， 所述计算机， 还用于确定白球在一次击球过程当中最先碰撞到的台球或白球在一次 击球过程当中没有碰到任何台球。
[权利要求 10] 如权利要求 9所述的台球比赛计分系统， 其特征在于， 所述计算机， 还用于将所述视频信息划分成多个帧；
根据白球往前至少一帧位置和白球当前帧位置预测白球下帧位置； 判断各目标台球区域与白球预测运动区域是否存在重叠， 白球预测运 动区域为从白球当前帧位置到白球下帧预测位置所形成的轨迹扩展区 域， 目标台球为白球可能撞击到的台球；
若存在重叠， 且有一个目标台球与白球预测运动区域存在重叠， 则将 \¥0 2019/128505 卩（：17 \2018/115387 所述目标台球确定为白球在一次击球过程当中最先碰撞到的台球； 若存在重叠， 且至少有两个目标台球与白球预测运动区域存在重叠， 则将距离所述当前帧位置最近的目标台球确定为白球在一次击球过程 当中最先碰撞到的台球， 所述距离为预定度量方式中的距离。
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