乒乓球的落点区域检测方法、回合计算方法及乒乓球桌技术

本申请提供了一种乒乓球的落点区域检测方法、回合计算方法及乒乓球桌，检测方法包括：在乒乓球桌上设置一左IMU和一右IMU；对左IMU和右IMU进行数据采集，得到各个采样时刻的三维加速度和三维角速度并存储；对存储的N1个最新的加速度和角速度数据进行频域分析，以确定该数据是否为一次乒乓球与球桌碰撞的数据；如果是且需要获取乒乓球在球桌上的落点区域，则在左半球桌和右半球桌上布置三个以上振动传感器；对振动传感器进行数据采集，获得各采样时刻的高低电平信号；利用时间差定位原理确定碰撞点在乒乓球桌上的位置坐标；根据少数服从多数的原则确定乒乓球的最终落点区域。本申请能够方便、快速地获取乒乓球在球桌上的落点区域。域。

【技术实现步骤摘要】
乒乓球的落点区域检测方法、回合计算方法及乒乓球桌


[0001]本申请属于乒乓球落点检测领域，具体涉及一种乒乓球的落点区域检测方法、回合计算方法及乒乓球桌。

技术介绍

[0002]乒乓球运动是一项世界流行的球类体育项目，也是一项男女老少都非常喜欢的运动项目。从乒乓球技术方面来说，乒乓球的落点位置至关重要，它直接反映训练者的技术水平。熟练掌握落球点及落球技术是掌握乒乓球技能的关键。然而，现有技术中并不能对乒乓球在球桌上的落点区域进行准确地检测，只能依靠训练者的肉眼进行判断，不利于训练者技术水平的提高。

技术实现思路

[0003]为至少在一定程度上克服相关技术中存在的问题，本申请提供了一种乒乓球的落点区域检测方法、回合计算方法及乒乓球桌。
[0004]根据本申请实施例的第一方面，本申请提供了一种乒乓球的落点区域检测方法，其包括以下步骤：
[0005]在乒乓球桌的左半球桌设置一左IMU，在右半球桌设置一右IMU；
[0006]以采样周期T1对左IMU和右IMU分别进行数据采集，得到各个采样时刻的三维加速度和三维角速度并进行存储；
[0007]各个采样时刻以检测时间窗口T3从存储的三维加速度和三维角速度中选取N1个最新的加速度和角速度数据，并进行频域分析，以确定这N1个最新的加速度和角速度数据是否为一次乒乓球与球桌碰撞的数据；
[0008]如果是一次乒乓球与球桌碰撞的数据，则根据是否需要获取乒乓球在球桌上的落点区域，确定是否需要在左半球桌和右半球桌上布置振动传感器；/>[0009]如果需要获取乒乓球在球桌上的落点区域，则需要在左半球桌和右半球桌上布置N个振动传感器，其中，N≥3；
[0010]分别以采样周期T2对左半球桌和右半球桌上的振动传感器进行数据采集，获得各采样时刻的高低电平信号；
[0011]获取检测时间窗口T3内对应左半球桌或者右半球桌所有振动传感器的N2个电平数据，确定各振动传感器的起始沿变时间；遍历N个振动传感器中所有不共线的3个振动传感器的时间差组合，利用时间差定位原理确定碰撞点在乒乓球桌上的位置坐标；
[0012]统计M个振动传感器组合在设定区域的落点位置坐标，根据少数服从多数的原则确定乒乓球的最终落点区域。
[0013]上述乒乓球的落点区域检测方法中，如果N1个最新的加速度和角速度数据不是一次乒乓球与球桌碰撞的数据，则重新以采样周期T1对左IMU和右IMU分别进行数据采集，得到各个采样时刻的三维加速度和三维角速度并进行存储。
[0014]上述乒乓球的落点区域检测方法中，如果不需要获取乒乓球在球桌上的落点区域，则通过左IMU完成乒乓球与左半球桌的碰撞检测或者通过右IMU完成乒乓球与右半球桌的碰撞检测。
[0015]上述乒乓球的落点区域检测方法中，所述利用时间差定位原理确定碰撞点在乒乓球桌上的位置坐标的过程为：
[0016]设一个时间差组合中的3个振动传感器在球桌平面的位置坐标分别为(x
s1
,y
s1
)、(x
s2
,y
s2
)和(x
s3
,y
s3
)，乒乓球与球桌的碰撞点P
d
的位置坐标为(x
d
,y
d
)，则碰撞点与第一振动传感器之间的距离r1为：
[0017][0018]碰撞点与第二振动传感器之间的距离r2为：
[0019][0020]碰撞点与第三振动传感器之间的距离r3为：
[0021][0022]计算碰撞点到第一振动传感器的距离与碰撞点到第二振动传感器的距离之差r
21
以及碰撞点到第一振动传感器的距离与碰撞点到第三振动传感器的距离之差r
31
；其中，r
21
＝r2‑
r1，r
31
＝r3‑
r1；
[0023]根据碰撞点与第一振动传感器之间的距离r1以及碰撞点到第一振动传感器的距离与碰撞点到第二振动传感器的距离之差r
21
计算得到碰撞点位置向量与3个振动传感器在球桌平面的位置坐标(x
s1
,y
s1
)、(x
s2
,y
s2
)和(x
s3
,y
s3
)之间的关系式：
[0024][0025][0026]式中，x
d21
表示第二振动传感器与第一振动传感器在X轴方向的位置差，x
d21
＝x
s2
‑
x
s1
；y
d21
表示第二振动传感器与第一振动传感器在Y轴方向的位置差，y
d21
＝y
s2
‑
y
s1
；x
d31
表示第三振动传感器与第一振动传感器在X轴方向的位置差，x
d31
＝x
s3
‑
x
s1
；y
d31
表示第三振动传感器与第一振动传感器在Y轴方向的位置差，y
d31
＝y
s3
‑
y
s1
；K1表示第一振动传感器所在位置的模，K2表示第二振动传感器所在位置的模，K3表示第三振动传感器所在位置的模，
[0027]对碰撞点位置向量与3个振动传感器在球桌平面的位置坐标(x
s1
,y
s1
)、(x
s2
,y
s2
)和(x
s3
,y
s3
)之间的关系式进行简化，得到位置向量的简化式：
[0028][0029]式中，矩阵M
P1
、M
P2
和M
P3
分别为分别为
[0030]根据位置向量的简化式和第一振动传感器的坐标，得到碰撞点指向第一振动传感器的向量为：
[0031][0032]式中，P
s1
表示第一振动传感器在球桌平面的位置坐标的向量，
[0033]根据碰撞点与第一振动传感器之间的距离r1的表达式得到：
[0034][0035]根据碰撞点指向第一振动传感器的向量以及r
12
的表达式得到：
[0036][0037]其中，B＝2T
P2T
(T
P3
‑
P
s1
)、C＝(T
P3
‑
P
s1
)2；T
P2
＝M
P1
M
P2
、T
P3
＝M
P1
·
M
P3
；
[0038]将r1的值带入表达式中，得到碰撞点P
d
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种乒乓球的落点区域检测方法，其特征在于，包括以下步骤：在乒乓球桌的左半球桌设置一左IMU，在右半球桌设置一右IMU；以采样周期T1对左IMU和右IMU分别进行数据采集，得到各个采样时刻的三维加速度和三维角速度并进行存储；各个采样时刻以检测时间窗口T3从存储的三维加速度和三维角速度中选取N1个最新的加速度和角速度数据，并进行频域分析，以确定这N1个最新的加速度和角速度数据是否为一次乒乓球与球桌碰撞的数据；如果是一次乒乓球与球桌碰撞的数据，则根据是否需要获取乒乓球在球桌上的落点区域，确定是否需要在左半球桌和右半球桌上布置振动传感器；如果需要获取乒乓球在球桌上的落点区域，则需要在左半球桌和右半球桌上布置N个振动传感器，其中，N≥3；分别以采样周期T2对左半球桌和右半球桌上的振动传感器进行数据采集，获得各采样时刻的高低电平信号；获取检测时间窗口T3内对应左半球桌或者右半球桌所有振动传感器的N2个电平数据，确定各振动传感器的起始沿变时间；遍历N个振动传感器中所有不共线的3个振动传感器的时间差组合，利用时间差定位原理确定碰撞点在乒乓球桌上的位置坐标；统计M个振动传感器组合在设定区域的落点位置坐标，根据少数服从多数的原则确定乒乓球的最终落点区域。2.根据权利要求1所述的乒乓球的落点区域检测方法，其特征在于，如果N1个最新的加速度和角速度数据不是一次乒乓球与球桌碰撞的数据，则重新以采样周期T1对左IMU和右IMU分别进行数据采集，得到各个采样时刻的三维加速度和三维角速度并进行存储。3.根据权利要求1所述的乒乓球的落点区域检测方法，其特征在于，如果不需要获取乒乓球在球桌上的落点区域，则通过左IMU完成乒乓球与左半球桌的碰撞检测或者通过右IMU完成乒乓球与右半球桌的碰撞检测。4.根据权利要求1所述的乒乓球的落点区域检测方法，其特征在于，所述利用时间差定位原理确定碰撞点在乒乓球桌上的位置坐标的过程为：设一个时间差组合中的3个振动传感器在球桌平面的位置坐标分别为(x
s1
,y
s1
)、(x
s2
,y
s2
)和(x
s3
,y
s3
)，乒乓球与球桌的碰撞点P
d
的位置坐标为(x
d
,y
d
)，则碰撞点与第一振动传感器之间的距离r1为：碰撞点与第二振动传感器之间的距离r2为：碰撞点与第三振动传感器之间的距离r3为：计算碰撞点到第一振动传感器的距离与碰撞点到第二振动传感器的距离之差r
21
以及碰撞点到第一振动传感器的距离与碰撞点到第三振动传感器的距离之差r
31
；其中，r
21
＝r2‑
r1，r
31
＝r3‑
r1；根据碰撞点与第一振动传感器之间的距离r1以及碰撞点到第一振动传感器的距离与碰撞点到第二振动传感器的距离之差r
21
计算得到碰撞点位置向量与3个振动传感器在球桌平面的位置坐标(x
s1
,y
s1
)、(x
s2
,y
s2
)和(x
s3
,y
s3
)之间的关系式：)之间的关系式：式中，x
d21
表示第二振动传感器与第一振动传感器在X轴方向的位置差，x
d21
＝x
s2
‑
x
s1
；y
d21
表示第二振动传感器与第一振动传感器在Y轴方向的位置差，y
d21
＝y
s2
‑
y
s1
；x
d31
表示第三振动传感器与第一振动传感器在X轴方向的位置差，x...

【专利技术属性】
技术研发人员：张海波，张文，刘福川，
申请(专利权)人：上海创屹科技有限公司，
类型：发明
国别省市：