乒乓球的落點區域檢測方法、回合計算方法及乒乓球桌技術

本申請提供了一種乒乓球的落點區域檢測方法、回合計算方法及乒乓球桌，檢測方法包括：在乒乓球桌上設置一左IMU和一右IMU；對左IMU和右IMU進行數據采集，得到各個采樣時刻的三維加速度和三維角速度并存儲；對存儲的N1個最新的加速度和角速度數據進行頻域分析，以確定該數據是否為一次乒乓球與球桌碰撞的數據；如果是且需要獲取乒乓球在球桌上的落點區域，則在左半球桌和右半球桌上布置三個以上振動傳感器；對振動傳感器進行數據采集，獲得各采樣時刻的高低電平信號；利用時間差定位原理確定碰撞點在乒乓球桌上的位置坐標；根據少數服從多數的原則確定乒乓球的最終落點區域。本申請能夠方便、快速地獲取乒乓球在球桌上的落點區域。域。

【技術實現步驟摘要】
乒乓球的落點區域檢測方法、回合計算方法及乒乓球桌


[0001]本申請屬于乒乓球落點檢測領域，具體涉及一種乒乓球的落點區域檢測方法、回合計算方法及乒乓球桌。

技術介紹

[0002]乒乓球運動是一項世界流行的球類體育項目，也是一項男女老少都非常喜歡的運動項目。從乒乓球技術方面來說，乒乓球的落點位置至關重要，它直接反映訓練者的技術水平。熟練掌握落球點及落球技術是掌握乒乓球技能的關鍵。然而，現有技術中并不能對乒乓球在球桌上的落點區域進行準確地檢測，只能依靠訓練者的肉眼進行判斷，不利于訓練者技術水平的提高。

技術實現思路

[0003]為至少在一定程度上克服相關技術中存在的問題，本申請提供了一種乒乓球的落點區域檢測方法、回合計算方法及乒乓球桌。
[0004]根據本申請實施例的第一方面，本申請提供了一種乒乓球的落點區域檢測方法，其包括以下步驟：
[0005]在乒乓球桌的左半球桌設置一左IMU，在右半球桌設置一右IMU；
[0006]以采樣周期T1對左IMU和右IMU分別進行數據采集，得到各個采樣時刻的三維加速度和三維角速度并進行存儲；
[0007]各個采樣時刻以檢測時間窗口T3從存儲的三維加速度和三維角速度中選取N1個最新的加速度和角速度數據，并進行頻域分析，以確定這N1個最新的加速度和角速度數據是否為一次乒乓球與球桌碰撞的數據；
[0008]如果是一次乒乓球與球桌碰撞的數據，則根據是否需要獲取乒乓球在球桌上的落點區域，確定是否需要在左半球桌和右半球桌上布置振動傳感器；/>[0009]如果需要獲取乒乓球在球桌上的落點區域，則需要在左半球桌和右半球桌上布置N個振動傳感器，其中，N≥3；
[0010]分別以采樣周期T2對左半球桌和右半球桌上的振動傳感器進行數據采集，獲得各采樣時刻的高低電平信號；
[0011]獲取檢測時間窗口T3內對應左半球桌或者右半球桌所有振動傳感器的N2個電平數據，確定各振動傳感器的起始沿變時間；遍歷N個振動傳感器中所有不共線的3個振動傳感器的時間差組合，利用時間差定位原理確定碰撞點在乒乓球桌上的位置坐標；
[0012]統計M個振動傳感器組合在設定區域的落點位置坐標，根據少數服從多數的原則確定乒乓球的最終落點區域。
[0013]上述乒乓球的落點區域檢測方法中，如果N1個最新的加速度和角速度數據不是一次乒乓球與球桌碰撞的數據，則重新以采樣周期T1對左IMU和右IMU分別進行數據采集，得到各個采樣時刻的三維加速度和三維角速度并進行存儲。
[0014]上述乒乓球的落點區域檢測方法中，如果不需要獲取乒乓球在球桌上的落點區域，則通過左IMU完成乒乓球與左半球桌的碰撞檢測或者通過右IMU完成乒乓球與右半球桌的碰撞檢測。
[0015]上述乒乓球的落點區域檢測方法中，所述利用時間差定位原理確定碰撞點在乒乓球桌上的位置坐標的過程為：
[0016]設一個時間差組合中的3個振動傳感器在球桌平面的位置坐標分別為(x
s1
,y
s1
)、(x
s2
,y
s2
)和(x
s3
,y
s3
)，乒乓球與球桌的碰撞點P
d
的位置坐標為(x
d
,y
d
)，則碰撞點與第一振動傳感器之間的距離r1為：
[0017][0018]碰撞點與第二振動傳感器之間的距離r2為：
[0019][0020]碰撞點與第三振動傳感器之間的距離r3為：
[0021][0022]計算碰撞點到第一振動傳感器的距離與碰撞點到第二振動傳感器的距離之差r
21
以及碰撞點到第一振動傳感器的距離與碰撞點到第三振動傳感器的距離之差r
31
；其中，r
21
＝r2?
r1，r
31
＝r3?
r1；
[0023]根據碰撞點與第一振動傳感器之間的距離r1以及碰撞點到第一振動傳感器的距離與碰撞點到第二振動傳感器的距離之差r
21
計算得到碰撞點位置向量與3個振動傳感器在球桌平面的位置坐標(x
s1
,y
s1
)、(x
s2
,y
s2
)和(x
s3
,y
s3
)之間的關系式：
[0024][0025][0026]式中，x
d21
表示第二振動傳感器與第一振動傳感器在X軸方向的位置差，x
d21
＝x
s2
?
x
s1
；y
d21
表示第二振動傳感器與第一振動傳感器在Y軸方向的位置差，y
d21
＝y
s2
?
y
s1
；x
d31
表示第三振動傳感器與第一振動傳感器在X軸方向的位置差，x
d31
＝x
s3
?
x
s1
；y
d31
表示第三振動傳感器與第一振動傳感器在Y軸方向的位置差，y
d31
＝y
s3
?
y
s1
；K1表示第一振動傳感器所在位置的模，K2表示第二振動傳感器所在位置的模，K3表示第三振動傳感器所在位置的模，
[0027]對碰撞點位置向量與3個振動傳感器在球桌平面的位置坐標(x
s1
,y
s1
)、(x
s2
,y
s2
)和(x
s3
,y
s3
)之間的關系式進行簡化，得到位置向量的簡化式：
[0028][0029]式中，矩陣M
P1
、M
P2
和M
P3
分別為分別為
[0030]根據位置向量的簡化式和第一振動傳感器的坐標，得到碰撞點指向第一振動傳感器的向量為：
[0031][0032]式中，P
s1
表示第一振動傳感器在球桌平面的位置坐標的向量，
[0033]根據碰撞點與第一振動傳感器之間的距離r1的表達式得到：
[0034][0035]根據碰撞點指向第一振動傳感器的向量以及r
12
的表達式得到：
[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]將r1的值帶入表達式中，得到碰撞點P
d
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【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種乒乓球的落點區域檢測方法，其特征在于，包括以下步驟：在乒乓球桌的左半球桌設置一左IMU，在右半球桌設置一右IMU；以采樣周期T1對左IMU和右IMU分別進行數據采集，得到各個采樣時刻的三維加速度和三維角速度并進行存儲；各個采樣時刻以檢測時間窗口T3從存儲的三維加速度和三維角速度中選取N1個最新的加速度和角速度數據，并進行頻域分析，以確定這N1個最新的加速度和角速度數據是否為一次乒乓球與球桌碰撞的數據；如果是一次乒乓球與球桌碰撞的數據，則根據是否需要獲取乒乓球在球桌上的落點區域，確定是否需要在左半球桌和右半球桌上布置振動傳感器；如果需要獲取乒乓球在球桌上的落點區域，則需要在左半球桌和右半球桌上布置N個振動傳感器，其中，N≥3；分別以采樣周期T2對左半球桌和右半球桌上的振動傳感器進行數據采集，獲得各采樣時刻的高低電平信號；獲取檢測時間窗口T3內對應左半球桌或者右半球桌所有振動傳感器的N2個電平數據，確定各振動傳感器的起始沿變時間；遍歷N個振動傳感器中所有不共線的3個振動傳感器的時間差組合，利用時間差定位原理確定碰撞點在乒乓球桌上的位置坐標；統計M個振動傳感器組合在設定區域的落點位置坐標，根據少數服從多數的原則確定乒乓球的最終落點區域。2.根據權利要求1所述的乒乓球的落點區域檢測方法，其特征在于，如果N1個最新的加速度和角速度數據不是一次乒乓球與球桌碰撞的數據，則重新以采樣周期T1對左IMU和右IMU分別進行數據采集，得到各個采樣時刻的三維加速度和三維角速度并進行存儲。3.根據權利要求1所述的乒乓球的落點區域檢測方法，其特征在于，如果不需要獲取乒乓球在球桌上的落點區域，則通過左IMU完成乒乓球與左半球桌的碰撞檢測或者通過右IMU完成乒乓球與右半球桌的碰撞檢測。4.根據權利要求1所述的乒乓球的落點區域檢測方法，其特征在于，所述利用時間差定位原理確定碰撞點在乒乓球桌上的位置坐標的過程為：設一個時間差組合中的3個振動傳感器在球桌平面的位置坐標分別為(x
s1
,y
s1
)、(x
s2
,y
s2
)和(x
s3
,y
s3
)，乒乓球與球桌的碰撞點P
d
的位置坐標為(x
d
,y
d
)，則碰撞點與第一振動傳感器之間的距離r1為：碰撞點與第二振動傳感器之間的距離r2為：碰撞點與第三振動傳感器之間的距離r3為：計算碰撞點到第一振動傳感器的距離與碰撞點到第二振動傳感器的距離之差r
21
以及碰撞點到第一振動傳感器的距離與碰撞點到第三振動傳感器的距離之差r
31
；其中，r
21
＝r2?
r1，r
31
＝r3?
r1；根據碰撞點與第一振動傳感器之間的距離r1以及碰撞點到第一振動傳感器的距離與碰撞點到第二振動傳感器的距離之差r
21
計算得到碰撞點位置向量與3個振動傳感器在球桌平面的位置坐標(x
s1
,y
s1
)、(x
s2
,y
s2
)和(x
s3
,y
s3
)之間的關系式：)之間的關系式：式中，x
d21
表示第二振動傳感器與第一振動傳感器在X軸方向的位置差，x
d21
＝x
s2
?
x
s1
；y
d21
表示第二振動傳感器與第一振動傳感器在Y軸方向的位置差，y
d21
＝y
s2
?
y
s1
；x
d31
表示第三振動傳感器與第一振動傳感器在X軸方向的位置差，x...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張海波，張文，劉福川，
申請(專利權)人：上海創屹科技有限公司，
類型：發明
國別省市：