基于双目视觉的地面高尔夫感测器设计与关键技术研究

发布时间：2023-02-05 14:53

　　随着高尔夫球运动的普及以及电子体育的快速发展,利用传感器技术跟踪高尔夫球体飞行轨迹的高尔夫感测器开始流行。其中,基于双目视觉技术的便携式地面高尔夫感测器具有精度高,体积小,无需重复标定等优点。但便携式感测器使用场景复杂多样,环境光变化大,对高尔夫球的检测与追踪算法提出了挑战。对此,本文设计了一套基于双目视觉的便携式地面高尔夫感测器。本文提出了基于EDCircles的改进型球体检测算法,实现了在复杂场景下的高尔夫球检测。同时利用动态ROI,RANSAC圆检测进行高尔夫球的中心点坐标序列提取,重建3D坐标后使用RANSAC直线拟合算法进行过滤,实现了高尔夫球的准确跟踪。最后利用基于阈值曲面的标记提取算法,实现了高尔夫球旋转参数的计算。该感测器具有场景适应性好,精度高,标定简单等优点。实验结果显示,系统可以追踪速度高达90m/s,旋转高达11000RPM的高尔夫球,可以在室内室外使用,精度达到专业使用的水平。本文主要的贡献包括:1)高尔夫球体检测算法设计地面版感测器使用场景多样,在室外使用时光强可能高达100000Lux,此时背景物体的亮度普遍偏高,球体和背景灰度值的差距比较小,单阈值二值化...

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 便携式地面高尔夫感测器主要挑战
    1.4 本文主要研究内容及章节安排
第2章 高尔夫球检测与中心点坐标序列提取
    2.1 双目视觉地面高尔夫感测器
    2.2 轮廓筛选法
    2.3 RANSAC方法
    2.4 改进型EDCircles方法
    2.5 坐标序列提取算法流程
        2.5.1 全局ROI球体搜索
        2.5.2 初始ROI监测
        2.5.3 基于帧差法的击球检测ROI
    2.6 基于动态ROI的图像坐标序列提取
    2.7 本章小结
第3章 3D世界坐标重建与轨迹追踪
    3.1 双目相机模型
    3.2 坐标系转换
    3.3 双目重建
    3.4 双目标定
    3.5 基于RANSAC的3D坐标过滤
    3.6 初始运动参数计算
    3.7 本章小结
第4章 球体旋转参数提取
    4.1 球体旋转介绍
    4.2 球体旋转表示与计算
    4.3 球体标记设计
    4.4 球体标记提取
    4.5 本章小结
第5章 系统实现
    5.1 系统框架
    5.2 结构组成
    5.3 硬件组成
    5.4 FPGA设计
        5.4.1 FPGA高速图像采集
        5.4.2 FPGA图像循环存储
        5.4.3 FPGA图像预处理
    5.5 嵌入式软件设计
    5.6 上位机软件设计
    5.7 系统功耗优化
    5.8 系统验证
        5.8.1 处理时间
        5.8.2 击球检测率
        5.8.3 追踪精度测试
        5.8.4 功耗测试
    5.9 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 本文总结
    6.2 课题展望
参考文献
指导教师对研究生学位论文的学术评语
答辩决议书
致谢
攻读硕士学位期间的研究成果



本文编号：3735168