紅外投影式臺(tái)球娛樂系統(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)方法
【專利摘要】本發(fā)明為紅外投影式臺(tái)球娛樂系統(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)方法。系統(tǒng)包括臺(tái)球桌、圖像采集設(shè)備、投影設(shè)備、電腦，還設(shè)有中空臺(tái)球照明燈、紅外線補(bǔ)光燈、投影吊架和圖像采集設(shè)備吊架。電腦控制圖像采集設(shè)備切換到可見光濾片，并控制圖像采集設(shè)備捕捉臺(tái)球桌上臺(tái)球的運(yùn)動(dòng)影像信息，得到所述影像信息中的臺(tái)球的位置、運(yùn)動(dòng)軌跡和運(yùn)動(dòng)結(jié)果的信息；電腦再根據(jù)所述臺(tái)球的運(yùn)動(dòng)軌跡和/或臺(tái)球的運(yùn)動(dòng)結(jié)果，控制投影設(shè)備在臺(tái)球桌上播放對應(yīng)的特效畫面和/或由電腦播放對應(yīng)的音效。本發(fā)明在真實(shí)臺(tái)球的撞擊、運(yùn)動(dòng)、停止、落袋、撞庫等過程中，實(shí)時(shí)地把動(dòng)畫特效和音效緊密結(jié)合起來，增加了在臺(tái)球的運(yùn)動(dòng)過程的娛樂性，增強(qiáng)了臺(tái)球的吸引力。
【專利說明】紅外投影式臺(tái)球娛樂系統(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及紅外線技術(shù)、投影技術(shù)電腦軟件系統(tǒng)，可應(yīng)用于臺(tái)球運(yùn)動(dòng)中的八球、九 球、斯諾克等臺(tái)球運(yùn)動(dòng)的娛樂活動(dòng)，適用于初、中、高級(jí)各類臺(tái)球愛好者，具體屬于紅外投影 式臺(tái)球娛樂系統(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 臺(tái)球是一項(xiàng)有著深厚群眾基礎(chǔ)的娛樂活動(dòng)。因?yàn)槠渫娣ê唵危兓鄻?，而且?個(gè)人技術(shù)水平要求較高，因此吸引著各個(gè)層次的愛好者?？墒牵_(tái)球訓(xùn)練卻是一件枯燥而艱 苦的事情，這讓大多數(shù)人忘而卻步。如果能將顏色單一的球臺(tái)變得五彩繽紛、動(dòng)感十足，同 時(shí)將臺(tái)球的訓(xùn)練課程變成一個(gè)個(gè)臺(tái)球游戲，那么勢必會(huì)吸引更多的人來加入這項(xiàng)紳士運(yùn)動(dòng) 中來。
[0003] 現(xiàn)有的相關(guān)技術(shù)有"投影式臺(tái)球訓(xùn)練系統(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)方法"（專利號(hào)： ZL201110312228. 0)。該技術(shù)存在以下問題：
[0004] 1.比較注重于臺(tái)球的專業(yè)訓(xùn)練，適合于專業(yè)球員，對入門者的吸引力不強(qiáng)。如果在 該技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行突破性改進(jìn)，則可以增強(qiáng)大大增加臺(tái)球的娛樂性。
[0005] 2.在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，當(dāng)有視頻或圖片的影像投影到有臺(tái)球的臺(tái)球桌時(shí)，攝像頭捕捉 到的圖像信息中混雜著真實(shí)臺(tái)球圖像和其他投影的影像。當(dāng)用電腦分析圖片時(shí)，很難分析 出臺(tái)球的真實(shí)位置在哪？也分不清哪些是前景？哪些是背景？
[0006] 3.該系統(tǒng)必須要在比較苛刻的光照環(huán)境下才能順利運(yùn)行，否則會(huì)因?yàn)楣庹盏姆较?的變化而產(chǎn)生陰影，從而影響電腦分析；也會(huì)因?yàn)楣饬康臏p少或增加而影響圖像捕捉效果； 還會(huì)因?yàn)樯珳氐淖兓绊懪_(tái)球在圖像捕捉時(shí)的顏色等等。這種光照環(huán)境在愛好者經(jīng)常出入 的臺(tái)球會(huì)所是不容易達(dá)到的，所以該系統(tǒng)要想順利運(yùn)行，必須付出很高的環(huán)境成本。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的是針對上述"投影式臺(tái)球訓(xùn)練系統(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)方法"存在的幾個(gè)問題， 提供一種能增強(qiáng)臺(tái)球娛樂性、獲取桌面臺(tái)球信息更快速準(zhǔn)確、受環(huán)境光影響較小、實(shí)現(xiàn)成本 更低的紅外投影式臺(tái)球娛樂系統(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)方法，能吸引更多的臺(tái)球愛好者加入臺(tái)球的這項(xiàng) 運(yùn)動(dòng)中，并在多樣有趣的臺(tái)球游戲中提高個(gè)人的臺(tái)球水平。
[0008] 本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是：一種紅外投影式臺(tái)球娛樂系統(tǒng)，包 括圖像采集設(shè)備、投影設(shè)備、電腦，圖像采集設(shè)備的信號(hào)輸出端接至電腦的輸入端，投影設(shè) 備的輸入端接電腦的輸出端并由電腦控制，還設(shè)有中空臺(tái)球照明燈、紅外線補(bǔ)光燈、投影吊 架和圖像采集設(shè)備吊架；紅外線補(bǔ)光燈固定在中空臺(tái)球燈上，并其照明端與中空臺(tái)球燈下 端持平；圖像采集設(shè)備安裝在圖像采集設(shè)備吊架的底端，并其頭端部對準(zhǔn)中空臺(tái)球燈的中 空部分的中心并且不低于中空臺(tái)球燈下端；中空臺(tái)球燈懸掛于臺(tái)球桌上方，使圖像采集設(shè) 備正對臺(tái)球桌中部；投影設(shè)備和電腦一同安裝在投影吊架的底端并吊掛于中空臺(tái)球燈的旁 側(cè)。
[0009] 所述投影設(shè)備采用投影機(jī)。
[0010] 所述圖像采集設(shè)備采用帶可見光濾片的攝像頭。
[0011] 所述圖像采集設(shè)備可以采用帶紅外線濾片和可見光濾片切換的攝像頭。
[0012] 所述中空臺(tái)球燈懸掛于臺(tái)球桌上方的至少1米高處。
[0013] 一種紅外投影式臺(tái)球娛樂系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，如果所述圖像采集設(shè)備采用帶可見光 濾片的攝像頭，包括以下步驟：
[0014] 電腦控制圖像采集設(shè)備捕捉臺(tái)球桌上臺(tái)球的運(yùn)動(dòng)影像信息，所述影像信息中僅有 被紅外補(bǔ)光燈照射的真實(shí)物體，而投影設(shè)備投射到臺(tái)球桌上的可見光被濾片過濾掉了；
[0015] 影像信息傳輸?shù)诫娔X，經(jīng)過電腦進(jìn)行背景比較分析和前幀比較分析，進(jìn)而得到所 述影像信息中的臺(tái)球的位置、運(yùn)動(dòng)軌跡和運(yùn)動(dòng)結(jié)果的信息；
[0016] 電腦再根據(jù)所述臺(tái)球的運(yùn)動(dòng)軌跡和/或臺(tái)球的運(yùn)動(dòng)結(jié)果，控制投影設(shè)備在臺(tái)球桌 上播放對應(yīng)的特效畫面和/或由電腦播放對應(yīng)的音效。
[0017] 一種紅外投影式臺(tái)球娛樂系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，如果所述圖像采集設(shè)備是帶紅外線濾 片和可見光濾片切換的攝像頭，包括以下步驟：
[0018] 電腦控制圖像采集設(shè)備切換到可見光濾片，并控制圖像采集設(shè)備捕捉臺(tái)球桌上臺(tái) 球的運(yùn)動(dòng)影像信息，所述影像信息中僅有被紅外補(bǔ)光燈照射的真實(shí)物體，而投影設(shè)備投射 到臺(tái)球桌上的可見光被濾片過濾掉了；
[0019] 影像信息傳輸?shù)诫娔X，經(jīng)過電腦的背景比較分析和前幀比較分析，進(jìn)而得到所述 影像信息中的臺(tái)球的位置、運(yùn)動(dòng)軌跡和運(yùn)動(dòng)結(jié)果的信息；
[0020] 電腦控制圖像采集設(shè)備切換到紅外線濾片，并控制圖像采集設(shè)備捕捉臺(tái)球桌上帶 有臺(tái)球的顏色信息的影像信息；
[0021] 將所述臺(tái)球的位置信息結(jié)合帶有臺(tái)球的顏色信息的影像信息中，確定各個(gè)位置上 臺(tái)球的號(hào)碼/種類信息；
[0022] 電腦再根據(jù)所述臺(tái)球的運(yùn)動(dòng)軌跡、號(hào)碼/種類信息和/或臺(tái)球的運(yùn)動(dòng)結(jié)果，控制投 影設(shè)備在臺(tái)球桌上播放對應(yīng)的特效畫面和/或由電腦播放對應(yīng)的音效。
[0023] 所述臺(tái)球的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)包括撞擊、運(yùn)動(dòng)、停止、落袋、撞庫。
[0024] 所述背景比較分析為：先把沒有放置臺(tái)球的臺(tái)球桌作為背景圖像，再把放置了臺(tái) 球的臺(tái)球桌圖像與背景圖像對比分析，得到臺(tái)球的位置。
[0025] 所述前幀比較分析為：把采集到的影像信息的相鄰的兩幀進(jìn)行比較，通過判斷變 化的部分來確定臺(tái)球的運(yùn)動(dòng)軌跡和位置。
[0026] 本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)及有益效果：
[0027] 1.由于采用帶有可見光濾片的攝像頭，過濾掉了投影機(jī)投在桌面的影像，使電腦 能更加輕松地分析出臺(tái)球的位置和運(yùn)動(dòng)軌跡。
[0028] 2.由于采用紅外線補(bǔ)光燈，大大減少了環(huán)境光對圖像捕捉設(shè)備在采集圖像過程中 的影響。
[0029] 3.在真實(shí)臺(tái)球的撞擊、運(yùn)動(dòng)、停止、落袋、撞庫等過程中，實(shí)時(shí)地把動(dòng)畫特效和音效 緊密結(jié)合起來，增加了在臺(tái)球的運(yùn)動(dòng)過程的娛樂性，增強(qiáng)了臺(tái)球的吸引力。
[0030] 4.因?yàn)榭梢詼?zhǔn)確地分析出臺(tái)球的位置和顏色，使整個(gè)系統(tǒng)變得更加智能。以此為 基礎(chǔ)進(jìn)行的開發(fā)會(huì)使臺(tái)球變得更加娛樂化。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0031] 圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0032] 其中，1.投影吊架，2.圖像采集設(shè)備吊架，3.電腦，4.中空臺(tái)球照明燈，5.紅外線 補(bǔ)光燈，6.投影設(shè)備，7.圖像采集設(shè)備，8.臺(tái)球桌，9.臺(tái)球。

【具體實(shí)施方式】
[0033] 下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0034] 如圖1所示，該"紅外投影式臺(tái)球娛樂系統(tǒng)"包括臺(tái)球桌8、圖像采集設(shè)備7、圖像采 集設(shè)備吊架2、中空臺(tái)球照明燈4、紅外線補(bǔ)光燈5、投影設(shè)備6、投影吊架1、電腦3、臺(tái)球9 ; 紅外線補(bǔ)光燈5固定在中空臺(tái)球燈4上，并其照明端與中空臺(tái)球燈4下端持平；圖像采集設(shè) 備7安裝在圖像采集設(shè)備吊架2的底端，并其頭端部對準(zhǔn)中空臺(tái)球燈4的中空部分的中心 并且不低于中空臺(tái)球燈4下端，其信號(hào)輸出端接至電腦3輸入端；所說中空臺(tái)球燈4懸掛于 臺(tái)球桌8上方的至少1米高處，使圖像采集設(shè)備2正對臺(tái)球桌8中部；投影設(shè)備6和電腦3 一同安裝在投影吊架1的底端并吊掛于中空臺(tái)球燈4的旁側(cè)，投影設(shè)備6輸入端接至電腦 3輸出端并由電腦3控制。投影設(shè)備6采用投影機(jī)。圖像采集設(shè)備7采用帶可見光濾片的 攝像頭。圖像采集設(shè)備7可以采用帶紅外線濾片和可見光濾片切換的攝像頭。
[0035] 紅外投影式臺(tái)球娛樂系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，包括如下處理步驟：
[0036] 由電腦3控制圖像采集設(shè)備7捕捉臺(tái)球桌8上的臺(tái)球9運(yùn)動(dòng)影像。由于可見光已 經(jīng)被可見光濾片濾掉，所以捕捉到的影像信息中僅有被紅外補(bǔ)光燈照射的真實(shí)物體，即臺(tái) 球桌8、臺(tái)球9、球桿以及用戶的影像，而沒有投影設(shè)備投射到臺(tái)球桌8上的光影圖案。這些 影像傳輸?shù)诫娔X3,經(jīng)過電腦3的背景比較分析和前幀比較分析，得到當(dāng)前圖像中臺(tái)球9的 位置信息。在編程實(shí)現(xiàn)過程中可以用程序C語言調(diào)用0penCV(-個(gè)基于開源發(fā)行的跨平臺(tái) 計(jì)算機(jī)視覺庫）中的圖像處理函數(shù)進(jìn)行比較分析：a.背景比較分析：先把沒有放置臺(tái)球9 的臺(tái)球桌8做為背景圖像，再把放置了臺(tái)球9的臺(tái)球桌8圖像與背景圖像對比分析，可以得 到臺(tái)球9的位置；b.前幀比較分析：也可以把采集到的圖像的相鄰的兩幀進(jìn)行比較，通過判 斷變化的部分來確定臺(tái)球9的運(yùn)動(dòng)軌跡和位置。結(jié)合上述兩種方式可以得到所述影像信息 中的臺(tái)球9的位置、運(yùn)動(dòng)軌跡的信息。電腦3再根據(jù)臺(tái)球9位置的坐標(biāo)以及軌跡信息判斷 臺(tái)球9的撞擊、運(yùn)動(dòng)、停止、落袋、撞庫等狀態(tài)，根據(jù)臺(tái)球9的不同狀態(tài)迅速制作出動(dòng)畫游戲 特效，同時(shí)將特效影像投影到臺(tái)球桌8上并由電腦3播放相關(guān)音效，讓特效影像和音樂與臺(tái) 球桌8上真實(shí)的臺(tái)球9相配合，使用戶在臺(tái)球桌8上看到一種真實(shí)的臺(tái)球9與虛幻特效影 像以及現(xiàn)場音效相結(jié)合亦真亦幻的炫酷效果。之后，根據(jù)用戶的擊打臺(tái)球9的結(jié)果，在臺(tái)球 桌8上即時(shí)投影出相應(yīng)獎(jiǎng)勵(lì)或懲罰效果的影像。
[0037] 如果采用的圖像采集設(shè)備7是可以帶紅外線濾片和可見光濾片切換的攝像頭，那 么可以先由電腦3控制把攝像頭切換到可見光濾片，濾掉可見光，使采集到的臺(tái)球9圖像不 受到可見光的干擾，這樣電腦3就可以很容易分析出臺(tái)球9的準(zhǔn)確位置。然后再由電腦3 控制把攝像頭切換到紅外線濾片，這時(shí)采集的圖片具有臺(tái)球9的顏色信息。再根據(jù)原來分 析出來的臺(tái)球9的位置信息，確定該位置臺(tái)球9的顏色。由此，系統(tǒng)不但能知道臺(tái)球9的位 置，還能知道在該位置上臺(tái)球9的顏色。這樣一來，整個(gè)系統(tǒng)就變得更加智能，在此基礎(chǔ)上 可以開發(fā)出更多的娛樂形式來吸引臺(tái)球愛好者。
【權(quán)利要求】
1. 一種紅外投影式臺(tái)球娛樂系統(tǒng)，包括圖像采集設(shè)備（7)、投影設(shè)備￠)、電腦（3)，圖 像采集設(shè)備（7)的信號(hào)輸出端接至電腦（3)的輸入端，投影設(shè)備￠)的輸入端接電腦（3) 的輸出端并由電腦（3)控制，其特征在于，還設(shè)有中空臺(tái)球照明燈（4)、紅外線補(bǔ)光燈（5)、 投影吊架（1)和圖像采集設(shè)備吊架（2);紅外線補(bǔ)光燈（5)固定在中空臺(tái)球燈（4)上，并其 照明端與中空臺(tái)球燈（4)下端持平；圖像采集設(shè)備（7)安裝在圖像采集設(shè)備吊架（2)的底 端，并其頭端部對準(zhǔn)中空臺(tái)球燈（4)的中空部分的中心并且不低于中空臺(tái)球燈（4)下端；中 空臺(tái)球燈（4)懸掛于臺(tái)球桌（8)上方，使圖像采集設(shè)備（7)正對臺(tái)球桌（8)中部；投影設(shè)備 (6) 和電腦（3) -同安裝在投影吊架⑴的底端并吊掛于中空臺(tái)球燈⑷的旁側(cè)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的紅外投影式臺(tái)球娛樂系統(tǒng)，其特征在于，所述投影設(shè)備（6)采 用投影機(jī)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的紅外投影式臺(tái)球娛樂系統(tǒng)，其特征在于，所述圖像采集設(shè)備 (7) 采用帶可見光濾片的攝像頭。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的紅外投影式臺(tái)球娛樂系統(tǒng)，其特征在于，所述圖像采集設(shè) 備（7)可以采用帶紅外線濾片和可見光濾片切換的攝像頭。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的紅外投影式臺(tái)球娛樂系統(tǒng)，其特征在于，所述中空臺(tái)球燈（4) 懸掛于臺(tái)球桌（8)上方的至少1米高處。
6. -種根據(jù)權(quán)利要求1所述紅外投影式臺(tái)球娛樂系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，如果 所述圖像采集設(shè)備（7)采用帶可見光濾片的攝像頭，包括以下步驟： 電腦（3)控制圖像采集設(shè)備（7)捕捉臺(tái)球桌⑶上臺(tái)球（9)的運(yùn)動(dòng)影像信息，所述影 像信息中僅有被紅外補(bǔ)光燈照射的真實(shí)物體，而投影設(shè)備（6)投射到臺(tái)球桌（8)上的可見 光被濾片過濾掉了； 影像信息傳輸?shù)诫娔X（3)，經(jīng)過電腦（3)進(jìn)行背景比較分析和前幀比較分析，進(jìn)而得到 所述影像信息中的臺(tái)球（9)的位置、運(yùn)動(dòng)軌跡和運(yùn)動(dòng)結(jié)果的信息； 電腦（3)再根據(jù)所述臺(tái)球（9)的運(yùn)動(dòng)軌跡和/或臺(tái)球（9)的運(yùn)動(dòng)結(jié)果，控制投影設(shè)備 (6)在臺(tái)球桌⑶上播放對應(yīng)的特效畫面和/或由電腦（3)播放對應(yīng)的音效。
7. -種根據(jù)權(quán)利要求1所述紅外投影式臺(tái)球娛樂系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，如果 所述圖像采集設(shè)備（7)是帶紅外線濾片和可見光濾片切換的攝像頭，包括以下步驟： 電腦（3)控制圖像采集設(shè)備（7)切換到可見光濾片，并控制圖像采集設(shè)備（7)捕捉臺(tái) 球桌（8)上臺(tái)球（9)的運(yùn)動(dòng)影像信息，所述影像信息中僅有被紅外補(bǔ)光燈照射的真實(shí)物體， 而投影設(shè)備（6)投射到臺(tái)球桌（8)上的可見光被濾片過濾掉了； 影像信息傳輸?shù)诫娔X（3)，經(jīng)過電腦（3)的背景比較分析和前幀比較分析，進(jìn)而得到所 述影像信息中的臺(tái)球（9)的位置、運(yùn)動(dòng)軌跡和運(yùn)動(dòng)結(jié)果的信息； 電腦（3)控制圖像采集設(shè)備（7)切換到紅外線濾片，并控制圖像采集設(shè)備（7)捕捉臺(tái) 球桌（8)上帶有臺(tái)球（9)的顏色信息的影像信息； 將所述臺(tái)球（9)的位置信息結(jié)合帶有臺(tái)球（9)的顏色信息的影像信息中，確定各個(gè)位 置上臺(tái)球（9)的號(hào)碼/種類信息； 電腦⑶再根據(jù)所述臺(tái)球（9)的運(yùn)動(dòng)軌跡、號(hào)碼/種類信息和/或臺(tái)球（9)的運(yùn)動(dòng)結(jié) 果，控制投影設(shè)備（6)在臺(tái)球桌（8)上播放對應(yīng)的特效畫面和/或由電腦（3)播放對應(yīng)的 音效。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的紅外投影式臺(tái)球娛樂系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，所述 臺(tái)球（9)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)包括撞擊、運(yùn)動(dòng)、停止、落袋、撞庫。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的紅外投影式臺(tái)球娛樂系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，所述 背景比較分析為：先把沒有放置臺(tái)球（9)的臺(tái)球桌（8)作為背景圖像，再把放置了臺(tái)球（9) 的臺(tái)球桌⑶圖像與背景圖像對比分析，得到臺(tái)球（9)的位置。
10. 根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的紅外投影式臺(tái)球娛樂系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，所 述前幀比較分析為：把采集到的影像信息的相鄰的兩幀進(jìn)行比較，通過判斷變化的部分來 確定臺(tái)球（9)的運(yùn)動(dòng)軌跡和位置。
【文檔編號(hào)】A63D15/00GK104117203SQ201410312478
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年7月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月2日
【發(fā)明者】喬冰, 李姣昂 申請人:喬冰, 李姣昂