【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及人工智能，特別涉及一種使用發(fā)球機(jī)器人進(jìn)行智能訓(xùn)練的方法。
技術(shù)介紹
1、目前的球類訓(xùn)練通常采用以下方式：
2、方案一：教練或陪練人工喂球。
3、方案二：對(duì)發(fā)球機(jī)進(jìn)行編程預(yù)設(shè)球路，進(jìn)行半自動(dòng)化訓(xùn)練。
4、這些方式的主要弊端在于：
5、方案一：教練或陪練人工喂球，需要一名資深運(yùn)動(dòng)員或教練；
6、方案二：對(duì)發(fā)球機(jī)進(jìn)行編程預(yù)設(shè)球路，進(jìn)行半自動(dòng)化訓(xùn)練，其中對(duì)發(fā)球機(jī)編程預(yù)設(shè)球路只能設(shè)置固定的球路或球路組合，無法智能匹配訓(xùn)練人員的能力和擊球節(jié)奏，導(dǎo)致發(fā)球機(jī)球路脫離訓(xùn)練人員的能力范圍或者不符合實(shí)戰(zhàn)(如不能銜接訓(xùn)練者的發(fā)球進(jìn)行訓(xùn)練)；若想編程出符合訓(xùn)練人員能力和節(jié)奏的預(yù)設(shè)球路，需要反復(fù)編程嘗試，過程繁雜。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本公開提供一種使用發(fā)球機(jī)器人進(jìn)行智能訓(xùn)練的方法及系統(tǒng)，使用攝像頭視覺感知配合發(fā)球機(jī)器人實(shí)現(xiàn)球類訓(xùn)練場(chǎng)景自動(dòng)化智能訓(xùn)練，能夠取代教練或陪練人工喂球，節(jié)省了人力。該方法利用計(jì)算機(jī)視覺和人工智能技術(shù)實(shí)現(xiàn)訓(xùn)練人員擊球軌跡的視覺感知，然后利用視覺感知結(jié)果自動(dòng)觸發(fā)或調(diào)整發(fā)球機(jī)器人的發(fā)球組合，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化智能訓(xùn)練，避免了繁雜的球路編程過程，且訓(xùn)練更貼近實(shí)戰(zhàn)。
2、本公開提供的基于發(fā)球機(jī)器人的自動(dòng)化智能訓(xùn)練方法，主要包括以下步驟：
3、s1，設(shè)置發(fā)球訓(xùn)練模式；
4、s2，發(fā)球機(jī)器人發(fā)出首球，等待訓(xùn)練人員回球；或者，發(fā)球機(jī)器人等待訓(xùn)練人員發(fā)出首球；
5、s3，通過視覺感知裝置獲取
6、s4，發(fā)球機(jī)器人根據(jù)視覺感知裝置給出的訓(xùn)練人員擊球軌跡，判斷該軌跡是否為有效球；
7、s5，如果是有效球，則按照設(shè)置的訓(xùn)練模式，向訓(xùn)練人員發(fā)球，其中：
8、第一類訓(xùn)練模式下，發(fā)球機(jī)器人在所獲取的訓(xùn)練人員擊球軌跡的剩余時(shí)間結(jié)束時(shí)發(fā)出設(shè)定的發(fā)球銜接內(nèi)置組合中的第一個(gè)球，然后按照設(shè)定的時(shí)間間隔依次發(fā)完設(shè)定的發(fā)球銜接內(nèi)置組合中的其余球；
9、第二類訓(xùn)練模式下，發(fā)球機(jī)器人發(fā)出球后，不斷重復(fù)步驟s3-s5，即每次都根據(jù)視覺感知裝置輸出的完整的訓(xùn)練人員擊球軌跡，判斷其為有效球時(shí)，才按照預(yù)設(shè)的訓(xùn)練模式向訓(xùn)練人員發(fā)出下一個(gè)球。
10、進(jìn)一步的，所述訓(xùn)練模式包括：
11、第一類訓(xùn)練模式，包括：發(fā)球銜接模式，在該模式下，發(fā)球機(jī)器人發(fā)出設(shè)定的內(nèi)置組合的第一個(gè)球后，不管訓(xùn)練人員如何回球，都按內(nèi)置的固定發(fā)球頻率，依次發(fā)完設(shè)定的內(nèi)置組合的球；
12、第二類訓(xùn)練模式，包括：節(jié)奏協(xié)同模式和模擬實(shí)戰(zhàn)模式，其中：
13、在節(jié)奏協(xié)同模式下，發(fā)球機(jī)器人每次在發(fā)完球后，均通過視覺感知裝置獲取到訓(xùn)練人員有效回球后才發(fā)下一個(gè)球，使發(fā)球的頻率與訓(xùn)練人員回球的頻率匹配，依次發(fā)完設(shè)定的內(nèi)置組合的球；
14、在模擬實(shí)戰(zhàn)模式下，發(fā)球機(jī)器人根據(jù)訓(xùn)練人員的回球，自動(dòng)選擇實(shí)戰(zhàn)中對(duì)手可能的回球球路，同時(shí)匹配訓(xùn)練人員回球頻率，使發(fā)球機(jī)發(fā)球的頻率和球路均模擬實(shí)戰(zhàn)對(duì)手真實(shí)回球。
15、進(jìn)一步的，所述步驟s3具體包括：
16、s31，通過雙目相機(jī)分別實(shí)時(shí)拍攝練球場(chǎng)景圖片，對(duì)圖像中的球類目標(biāo)分別進(jìn)行檢測(cè)；對(duì)球類目標(biāo)檢測(cè)結(jié)果分別進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤；對(duì)雙目各自的跟蹤結(jié)果經(jīng)過匹配和雙目3d重建，得到球的軌跡；
17、s32，基于步驟s31獲取的軌跡進(jìn)行后續(xù)軌跡預(yù)測(cè)計(jì)算，獲得完整的訓(xùn)練人員擊球軌跡和剩余時(shí)間t。
18、進(jìn)一步的，所述后續(xù)軌跡預(yù)測(cè)計(jì)算的步驟，具體方法包括：
19、對(duì)輸入的球軌跡的x、y、z坐標(biāo)分別與時(shí)間t進(jìn)行擬合，通過擬合系數(shù)和先驗(yàn)的落點(diǎn)z值直接得到完整的球軌跡和剩余飛行時(shí)間t；
20、或者，建立神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型對(duì)球的后續(xù)軌跡和剩余飛行時(shí)間進(jìn)行預(yù)測(cè)。
21、進(jìn)一步的，所述步驟s4中有效球的判斷條件包括：
22、發(fā)球銜接模式和模擬實(shí)戰(zhàn)模式下，須同時(shí)滿足：球的飛行方向?yàn)閺挠?xùn)練者到發(fā)球機(jī)，球飛行過網(wǎng)前與場(chǎng)地沒有接觸，飛行過網(wǎng)后與場(chǎng)地的首個(gè)接觸點(diǎn)在發(fā)球區(qū)范圍內(nèi)，
23、節(jié)奏協(xié)同模式下，有效球指：球的飛行方向?yàn)閺挠?xùn)練者到發(fā)球機(jī)。
24、進(jìn)一步的，當(dāng)采用模擬實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練模式時(shí)，發(fā)球機(jī)器人每次均根據(jù)概率分布函數(shù)選擇的發(fā)球參數(shù)進(jìn)行發(fā)球；所述發(fā)球參數(shù)，包括：出球球速、落點(diǎn)、旋轉(zhuǎn)方向、旋轉(zhuǎn)速度、過網(wǎng)高度中的一種或多種；
25、通過概率分布函數(shù)選擇發(fā)球參數(shù)的方法包括：
26、首先確定待選擇參數(shù)是否為首個(gè)發(fā)球的參數(shù)，若是，則通過發(fā)球概率分布模型在無輸入的情況下直接隨機(jī)生成一組發(fā)球機(jī)的發(fā)球參數(shù)；
27、若不是，則將從視覺感知裝置收到的完整軌跡和剩余時(shí)間t輸入到回球概率分布模型，得到一組發(fā)球機(jī)的發(fā)球參數(shù)。
28、進(jìn)一步的，所述發(fā)球概率分布模型和回球概率分布模型的構(gòu)建方法包括：
29、1)收集球類職業(yè)比賽視頻若干，作為數(shù)據(jù)集；
30、2)將從某個(gè)發(fā)球開始，到距離其最近的下一個(gè)發(fā)球前的所有回合稱為一個(gè)“比分”，將比賽視頻按照“比分”為標(biāo)準(zhǔn)切分成若干視頻片段，每個(gè)視頻片段為一個(gè)完整比分；
31、3)對(duì)每一個(gè)視頻片段，利用ai球類檢測(cè)模型自動(dòng)檢測(cè)比賽視頻中的球，并對(duì)飛行的球進(jìn)行跟蹤，根據(jù)球的飛行方向?qū)⒃摫确种忻恳慌那蜻M(jìn)行切分，形成類似“運(yùn)動(dòng)員a發(fā)球->運(yùn)動(dòng)員b接發(fā)球->運(yùn)動(dòng)員a回球->運(yùn)動(dòng)員b回球->……直到該比分最后一拍球”的記錄，同時(shí)記錄每一拍球的起始、終止時(shí)間，這一拍球的完整軌跡信息及其對(duì)應(yīng)的出球參數(shù)，以及球飛行到球網(wǎng)后的剩余軌跡飛行時(shí)間信息，所述出球參數(shù)包括：出球速度、落點(diǎn)、旋轉(zhuǎn)方向、旋轉(zhuǎn)速度、過網(wǎng)高度中的一種或多種；
32、其中，每一拍球的起始、終止時(shí)間通過對(duì)飛行的球進(jìn)行跟蹤，并根據(jù)飛行方向反向這個(gè)條件即可判斷獲得；完整軌跡信息由球體檢測(cè)和跟蹤結(jié)果根據(jù)每一拍球的起始、終止時(shí)間切分獲得；出球速度、落點(diǎn)、過網(wǎng)高度、球飛行到球網(wǎng)后的剩余軌跡飛行時(shí)間通過對(duì)完整軌跡信息進(jìn)行擬合計(jì)算求得；旋轉(zhuǎn)方向、旋轉(zhuǎn)速度由有經(jīng)驗(yàn)的專家進(jìn)行標(biāo)注；
33、4)將每個(gè)視頻片段的第一拍球?qū)?yīng)的完整出球參數(shù)作為發(fā)球數(shù)據(jù)集合，對(duì)發(fā)球數(shù)據(jù)集合進(jìn)行聚類，得到若干組“發(fā)球參數(shù)”及其對(duì)應(yīng)的權(quán)重，即在發(fā)球數(shù)據(jù)集合中的出現(xiàn)頻率；這些聚類得到的“發(fā)球參數(shù)”及其權(quán)重即可視為發(fā)球概率分布模型；
34、5)以每個(gè)視頻片段的所有相鄰拍球中前一拍球的完整軌跡及球飛行到球網(wǎng)后的剩余軌跡飛行時(shí)間t為輸入、以相鄰拍球的后一拍球的出球參數(shù)為輸出，組成回球數(shù)據(jù)集合，建立神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行回球數(shù)據(jù)集合的訓(xùn)練，得到訓(xùn)練后的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型作為回球概率分布模型。
35、進(jìn)一步的，所述方法還包括以下步驟：
36、在首次啟動(dòng)自動(dòng)化智能訓(xùn)練前、或者視覺感知裝置被移動(dòng)后，對(duì)視覺感知裝置進(jìn)行視覺標(biāo)定，建立相機(jī)坐標(biāo)系與練球場(chǎng)地坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換關(guān)系。...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種基于發(fā)球機(jī)器人的自動(dòng)化智能訓(xùn)練方法，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述訓(xùn)練模式包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟S3具體包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的方法，其特征在于，所述后續(xù)軌跡預(yù)測(cè)計(jì)算的步驟，具體方法包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述步驟S4中有效球的判斷條件包括：
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一所述的方法，其特征在于，當(dāng)采用模擬實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練模式時(shí)，發(fā)球機(jī)器人每次均根據(jù)概率分布函數(shù)選擇的發(fā)球參數(shù)進(jìn)行發(fā)球；所述發(fā)球參數(shù)，包括：出球球速、落點(diǎn)、旋轉(zhuǎn)方向、旋轉(zhuǎn)速度、過網(wǎng)高度中的一種或多種；
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述發(fā)球概率分布模型和回球概率分布模型的構(gòu)建方法包括：
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括以下步驟：
9.一種應(yīng)用權(quán)利要求1-8中任一所述方法的基于發(fā)球機(jī)器人的自動(dòng)化智能訓(xùn)練系統(tǒng)，其特征在于，包括：
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述視覺感知
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于發(fā)球機(jī)器人的自動(dòng)化智能訓(xùn)練方法，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述訓(xùn)練模式包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟s3具體包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的方法，其特征在于，所述后續(xù)軌跡預(yù)測(cè)計(jì)算的步驟，具體方法包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述步驟s4中有效球的判斷條件包括：
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一所述的方法，其特征在于，當(dāng)采用模擬實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練模式時(shí)，發(fā)球機(jī)器人每...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張海波，賀琪欲，張文，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：上海創(chuàng)屹科技有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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