乒乓球训练装置及训练系统

1.本实用新型涉及体育器材技术领域，尤其涉及一种乒乓球训练装置及训练系统。


背景技术：

2.乒乓球运动是一种世界流行的球类体育项目。在乒乓球运动中，需要利用乒乓球台为乒乓球提供弹跳场地。
3.相关技术中，为了检测乒乓球的落点位置，需要在乒乓球台的球台面上加装传感器及显示装置。然而，采用上述设计，需要占用球台面的空间或改变球台面的材质，影响乒乓球台的使用性能。
4.因此，需要设计一种便于检测乒乓球运动轨迹及落点信息且不改变球台面结构的乒乓球训练装置。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种乒乓球训练装置及训练系统，以解决相关技中乒乓球台功能单一、使用性能不佳的技术问题。
6.为解决上述问题，第一方面，本实用新型公开了一种乒乓球训练装置，包括：
7.深度相机，安装于高于乒乓球台的位置处且朝向乒乓球台设置，所述深度相机用于采集乒乓球的深度图像；
8.投影仪，安装于高于乒乓球台的位置处且朝向乒乓球台设置，所述投影仪用于向乒乓球台的球台面投影；
9.主机，与所述深度相机及所述投影仪通信连接，所述主机可接收所述深度相机采集的乒乓球的深度图像，依据所述深度图像获取乒乓球的运动轨迹信息，并将所述运动轨迹信息发送至所述投影仪。
10.在一实施例中，所述主机能够获取球台坐标系和投影坐标系的关系，将所述运动轨迹信息形成投影图像并发送至所述投影仪，所述运动轨迹信息包括乒乓球的运动路径和落点；所述投影仪可向乒乓球台投射所述投影图像，其中，所述投影图像中的落点在乒乓球台上的位置与乒乓球的实际落点位置一致。
11.在一实施例中，所述乒乓球训练装置还包括支撑架，所述支撑架的高度高于乒乓球台的高度，所述深度相机、所述投影仪及所述主机均设置于所述支撑架上。
12.在一实施例中，所述支撑架的顶部包括水平延伸的支撑杆，所述支撑杆对应于乒乓球台中部，所述深度相机及所述投影仪均设置于所述支撑杆上。
13.在一实施例中，所述乒乓球训练装置还包括控制面板，所述控制面板与所述主机通信连接，所述控制面板可接收用户的控制命令，并将所述控制命令发送至所述主机。
14.在一实施例中，所述乒乓球训练装置还包括高速相机，所述高速相机安装于高于乒乓球台的位置处且朝向乒乓球台设置，所述高速相机用于采集乒乓球的运动图像；所述主机与所述高速相机通信连接，所述主机可接收所述高速相机采集的乒乓球的运动图像，
依据所述运动图像计算乒乓球的球速及转速信息，并将计算所得的球速及转速信息发送至所述投影仪。
15.在一实施例中，所述乒乓球训练装置还包括体感相机，所述体感相机的安装高度低于所述深度相机的安装高度且高于乒乓球台的高度，所述体感相机用于采集运动员的动作图像；所述主机与所述体感相机通信连接，所述主机可接收所述体感相机采集的运动员的动作图像，依据所述动作图像识别运动员个人信息、建立运动员个人档案、进行动作分析，并将分析结果发送至所述投影仪。
16.在一实施例中，所述主机内设置有无线通讯模块，所述无线通讯模块可与移动设备通信连接，所述主机可通过所述无线通讯模块与移动设备进行数据交互。
17.在一实施例中，所述乒乓球训练系统还包括音响，所述音响连接至主机，所述音响可接收所述主机发送的音响控制指令。
18.本实用新型提供的乒乓球训练装置可搭配乒乓球台使用，能够识别并展示乒乓球的运动轨迹信息，以辅助运动员进行训练。具体地，乒乓球训练装置包括深度相机、投影仪和主机，且深度相机和投影仪均与主机通信连接。运动员训练过程中，可控制开启深度相机、投影仪及主机，利用深度相机采集乒乓球的深度图像并将采集的深度图像发送至机，主机接收乒乓球的深度图像后可识别并分析获得每帧图像下乒乓球的空间位置坐标，进而获得乒乓球的运动轨迹信息，而后主机可将乒乓球的运动轨迹信息发送至投影仪，利用投影仪将乒乓球的轨迹信息投影至乒乓球台的球台面上进行展示。上述乒乓球训练装置可独立安装，深度相机、投影仪及主机均不直接设置于乒乓球台的球台面上，因而不会改变球台面的结构和材质，不会影响乒乓球台的使用性能。综上，本实用新型提供的乒乓球训练装置，通过各个组件的配合工作，能够获得乒乓球训练所需的运动数据，集智能化、数据化、信息化于一体，在增加娱乐性的同时，还能有效提升训练的效率及指导的权威性。
19.第二方面，本实用新型还公开了一种乒乓球训练系统，包括乒乓球台及第一方面中的乒乓球训练装置。
20.本实用新型提供的乒乓球训练系统功能丰富，可辅助运动员进行训练。具体地，乒乓球训练系统包括乒乓球台及乒乓球训练装置，其中，乒乓球训练装置包括深度相机、投影仪和主机，且深度相机和投影仪均与主机通信连接。运动员训练过程中，可控制开启乒乓球训练装置的深度相机、投影仪及主机，利用深度相机采集乒乓球的深度图像并将采集的深度图像发送至主机，主机接收乒乓球的深度图像后可识别并分析获得每帧图像下乒乓球的空间位置坐标，进而获得乒乓球的运动轨迹信息，而后主机可将乒乓球的运动轨迹信息发送至投影仪，利用投影仪将乒乓球的轨迹信息投影至乒乓球台的球台面上进行展示。上述乒乓球训练装置可独立安装，深度相机、投影仪及主机均不直接设置于乒乓球台的球台面上，因而不会改变球台面的结构和材质，不会影响乒乓球台的使用性能。另外，利用上述乒乓球训练系统辅助运动员进行训练时，由于其智能化程度较高，还能够有效提升乒乓球训练的效率和质量。
附图说明
21.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅
是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1为本实用新型实施例提供的乒乓球训练系统的结构示意图；
23.图2为本实用新型实施例提供的乒乓球训练装置的结构示意图之一；
24.图3为本实用新型实施例提供的乒乓球训练装置的结构示意图之二；
25.图4为本实用新型实施例提供的乒乓球训练装置的结构示意图之三；
26.图5为图2所示乒乓球训练装置的俯视图；
27.图6为本实用新型实施例提供的乒乓球训练装置的结构示意图之四。
28.图中各标号所示含义：
29.100、乒乓球训练装置；
30.200、乒乓球台；
31.11、深度相机；12、投影仪；13、主机；14、支撑架；15、控制面板；16、高速相机；17、体感相机；18、音响；141、支撑杆；142、安装架；143、支撑底座；21、球台面；22、球台架。
具体实施方式
32.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
33.需说明的是，当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以是直接或者间接在该另一个部件上。当一个部件被称为是“连接于”另一个部件，它可以是直接或者间接连接至该另一个部件上。术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对专利的限制。术语“第一”、“第二”仅用于便于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明技术特征的数量。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
34.第一方面，本实用新型提供了一种乒乓球训练装置。如图1和图2所示，乒乓球训练装置100包括深度相机11、投影仪12及主机13。深度相机11及投影仪12均安装于高于乒乓球台200的位置处且朝向乒乓球台200设置，其中，深度相机11用于采集乒乓球的深度图像，投影仪12用于向乒乓球台200的球台面21投影。主机13与深度相机11及投影仪12通信连接，主机13可接收深度相机11采集的乒乓球的深度图像，依据深度图像获取乒乓球的运动轨迹信息，并将运动轨迹信息发送至投影仪12。
35.本实用新型提供的乒乓球训练装置100可搭配乒乓球台200使用，能够识别并展示乒乓球的运动轨迹信息，以辅助运动员进行训练。具体地，乒乓球训练装置100包括深度相机11、投影仪12和主机13，且深度相机11和投影仪12均与主机13通信连接。运动员训练过程中，可控制开启深度相机11、投影仪12及主机13，利用深度相机11采集乒乓球的深度图像并将采集的深度图像发送至主机13，主机13接收乒乓球的深度图像后可识别并分析获得每帧图像下乒乓球的空间位置坐标，进而获得乒乓球的运动轨迹信息，而后主机13可将乒乓球的运动轨迹信息发送至投影仪12，利用投影仪12将乒乓球的运动轨迹信息投影至乒乓球台200的球台面21上进行展示。上述乒乓球训练装置100可独立安装，深度相机11、投影仪12及
主机13均不直接设置于乒乓球台200的球台面21上，因而不会改变球台面21的结构和材质，不会影响乒乓球台200的使用性能。另外，利用上述乒乓球训练装置100辅助运动员进行训练时，由于其智能化程度较高，还能够有效提升乒乓球训练的效率和质量。
36.需要说明的是，乒乓球的运动轨迹信息包括乒乓球的运动路径和落点。其中，依据所获得的运动路径信息，主机13可进一步进行弧线分析，得到击球的弧线高低；依据所获得的落点信息，可进行落点分析及命中率统计，获得运动员击球落点的区域分布、击球准确度、击球稳定性、击球集中性等情况。根据上述所获得的信息，可指导调整运动员的击球动作、击球拍面等。
37.可以理解，主机13除处理图像信息外，还可用于数据分析和数据记录，上传备份数据信息，生成投影图像，远程操作及教学等。投影仪12除投影乒乓球的运动轨迹信息外，还可向球台面21投影时间、特效、动画、互动组件、比分及指导建议等信息，具体可根据实际情况进行设计，在此不做限定。
38.由于乒乓球训练装置100包括深度相机11及投影仪12，当其与乒乓球台200配合使用时，主机13能够获取至少三种坐标系：球台坐标系、相机坐标系及投影坐标系。为提升投影仪12的投影准确度，确保其能向球台面21的预设位置处进行投影，在本实用新型提供的一个实施例中，主机13能够获取球台坐标系和投影坐标系的关系，将运动轨迹形成投影图像并发送至投影仪12，运动轨迹信息包括乒乓球的运动路径和落点。投影仪12可向乒乓球台200投射投影图像，其中，投影图像中的落点在乒乓球台200上的位置与乒乓球的实际落点位置一致。上述投影仪12投射出的投影图像能够更加直观地反映出乒乓球的运动轨迹信息，运动员可直接通过投影图像判断击球命中情况。
39.其中，球台坐标系和投影坐标系的关系的确定方式不唯一。在本实用新型提供的一个实施例中，深度相机11可获取乒乓球台200在相机坐标系下的第一位置信息，并将第一位置信息发送至主机13，主机13根据乒乓球台200的第一位置信息可计算出球台坐标系及相机坐标系的关系；主机13可将第一位置信息发送至投影仪12，投影仪12接收第一位置信息后，可根据其与深度相机11的相对位置及乒乓球台200的第一位置信息自动对焦，并向乒乓球台200投射信标；深度相机11还可获取上述信标在相机坐标系下的第二位置信息，并将第二位置信息发送至主机13，主机13根据信标的第二位置信息可计算出投影坐标系及相机坐标系的关系，进而获得球台坐标系和投影坐标系的关系。
40.另外，深度相机11、投影仪12及主机13的安装位置及安装方式也不唯一。
41.在本实用新型提供的一个实施例中，如图1和图3所示，乒乓球训练装置100还包括支撑架14，支撑架14可设于乒乓球台200的一侧，且支撑架14的高度高于乒乓球台200的高度，深度相机11、投影仪12及主机13均设置于支撑架14上。
42.进一步地，为确保深度相机11及投影仪12的使用效果，如图1和图4所示，支撑架14的顶部还包括水平延伸的支撑杆141，支撑杆141对应于乒乓球台200的中部，深度相机11及投影仪12均设置于支撑杆141上。将深度相机11设置于支撑杆141上，能够保证深度相机11的视角范围，确保拍摄范围覆盖整个球台面21。将投影仪12设置于支撑杆141上，能够使投影仪12对准球台面21的中部进行投影，投影偏差较小，投影图像的位置更加精准。另外，为保证投影仪12的固定效果及避免磕碰发生损坏，如图4所示，支撑杆141上还设有安装架142，投影仪12固定设置于安装架142内。
43.需要说明的是，支撑架14可固定连接至乒乓球台200的球台架22上，或者，也可以独立于乒乓球台200设置，具体可根据实际情况而定，在此不做限定。另外，为保证支撑架14的稳定性，如图4和图5所示，支撑架14的底部还包括三角形的支撑底座143，安装完成后，可在支撑底座143上堆积重物以防止支撑架14倾倒。
44.可以理解，在一些实施例中，深度相机11及投影仪12还可以直接安装于乒乓球台200上方的屋顶墙壁上。
45.为提升乒乓球训练装置100的实用性，丰富其功能，在本实用新型提供的一个实施例中，如图1和图3所示，乒乓球训练装置100还包括控制面板15，控制面板15与主机13通信连接，控制面板15可接收用户的控制命令，并将控制命令发送至主机13。这样，用户可通过控制面板15向主机13传送控制命令，根据运动员训练需求手动选择训练模式、设置训练难度等。
46.需要说明的是，不同训练模式下，投影仪12收集及投影的内容不同。在本实用新型提供的一个实施例中，训练模式包括对攻模式、定点训练模式及随机落点模式中的至少一种。其中，对攻模式下，投影仪12可收集并投影双方运动员的击球落点、球速、乒乓球的运动路径、过网高度等信息；定点训练模式下，投影仪12可收集并投影出目标区域及目标区域中乒乓球的命中率数据，其中，目标区域为预先设定的区域，命中率数据可通过深度相机11及主机13获得；随机落点模式下，投影仪12可收集并投影出目标区域及目标区域中乒乓球的落点位置、命中率数据，其中，目标区域为随机设定的区域，落点位置及命中率数据可通过深度相机11及主机13获得。
47.可以理解，在一些实施例中，控制面板15为液晶触屏显示面板。液晶触屏显示面板除接收并发送控制命令外，还可用于显示不便投影的信息。
48.在本实用新型提供的一个实施例中，如图2和图6所示，控制面板15设置于支撑架14上，且安装于靠近主机13的位置处，控制面板15通过数据传输线连接至主机13。当然，在一些实施例中，控制面板15还可安装于其它位置，无线连接至主机13，具体可根据实际情况而定，在此不做限定。
49.为提升乒乓球训练装置100的实用性，丰富其功能，在一些实施例中，还可利用乒乓球训练装置100采集乒乓球的运动图像，进而获得乒乓球的球速及转速信息。由于乒乓球运动过程中，球速及转速较高，仅利用深度相机11无法完成乒乓球运动图像的采集，因此，在本实用新型提供的一个实施例中，如图1和图2所示，乒乓球训练装置100还包括高速相机16，高速相机16安装于高于乒乓球台200的位置处且朝向乒乓球台200设置，高速相机16用于采集乒乓球的运动图像。主机13与高速相机16通信连接，主机13可接收高速相机16采集的乒乓球运动图像，依据运动图像计算乒乓球的球速及转速信息，并将计算所得的球速及转速信息发送至投影仪12。通过设置高速相机16，能够完成乒乓球的球速、旋转情况、击球力量及频率数据采集，使得运动员可以及时获得运动反馈，运动员能够根据反馈结果及时调整击球动作及击球摩擦角度，从而能够有效提升训练效果。
50.为保证高速相机16的使用效果，如图1和图2所示，高速相机16设置于支撑架14顶部的支撑杆141上，且高速相机16的数量为两个。两个高速相机16可分别设于支撑杆141的相对两侧，以便于采集位于乒乓球台200的球网两侧的乒乓球的图像。
51.为提升乒乓球训练装置100的实用性，丰富其功能，在本实用新型提供的一个实施
例中，如图1和图2所示，乒乓球训练装置100还包括体感相机17，体感相机17的安装高度低于深度相机11的安装高度且高于乒乓球台200的高度，体感相机17用于采集运动员的动作图像。主机13与体感相机17通信连接，主机13可接收体感相机17采集的运动员的动作图像，依据动作图像识别运动员个人信息、建立个人档案、进行动作分析，并将分析结果发送至投影仪12。具体地，体感相机17采集到运动员的动作图像后，通过主机13可进行人脸识别以获取运动员的姓名、性别、年龄及打法，并建立运动员的个人档案；通过主机13还可进行动作判断，确定运动员动作是否完整、是否规范到位及击球拍面是否正确；通过主机13还可进行动作分析，并为运动员提供训练指导建议。
52.为保证体感相机17的使用效果，如图1和图2所示，体感相机17设置于支撑架14中部，其位置高于乒乓球台200的球台面21。体感相机17的数量为两个，且两个体感相机17分别朝向两名运动员所在位置设置。
53.为提升乒乓球训练装置100的使用便捷性，在本实用新型提供的一个实施例中，主机13内还设置有无线通讯模块，无线通讯模块可与移动设备通信连接，主机13可通过无线通讯模块与移动设备进行数据交互。这样，用户可通过移动设备远程向主机13发送控制命令，根据运动员训练需求远程设定选择训练模式、设置训练难度等；另外，用户还可通过移动设备获得运动员的训练信息。
54.为提升乒乓球训练装置100的实用性，丰富其功能，在本实用新型提供的一个实施例中，如图1和图2所示，乒乓球训练装置100还包括音响18，音响18连接至主机13，音响18可接收主机13发送的音响控制指令。其中，音响18可用于发送语音指示，或作为游戏音响使用。
55.进一步地，为简化装置结构，在本实用新型提供的一个实施例中，如图1和图2所示，主机13与音响18一体设置。
56.综上，本实用新型提供的乒乓球训练装置100，通过设置深度相机11、高速相机16、体感相机17及主机13可实现对乒乓球训练的数据化采集。其中，深度相机11可用于获取乒乓球的运动轨迹信息，高速相机16可用于获取乒乓球的球速和转速，体感相机17可用于获取运动员的身体动作信息，主机13可用于进行数据分析和记录。另外，通过设置投影仪12及音响18可实现运动的直接交互，在打球的过程中采用投影的方式实时显示各项信息，以指导运动员训练，并且可通过不同的声光特效设计增加打球的娱乐性，实现游戏功能，锻炼运动员的反应能力。本实用新型提供的乒乓球训练装置100，通过各个组件的配合工作，能够获得乒乓球训练所需的运动数据，集智能化、数据化、信息化于一体，在增加娱乐性的同时，还能有效提升训练的效率及指导的权威性。
57.第二方面，本实用新型还提供了一种乒乓球训练系统，包括乒乓球台200及如第一方面所述的乒乓球训练装置100。
58.本实用新型提供的乒乓球训练系统功能丰富，可辅助运动员进行训练。具体地，乒乓球训练系统包括乒乓球台200及乒乓球训练装置100，其中，乒乓球训练装置100包括深度相机11、投影仪12和主机13，且深度相机11和投影仪12均与主机13通信连接。运动员训练过程中，可控制开启乒乓球训练装置100的深度相机11、投影仪12及主机13，利用深度相机11采集乒乓球的深度图像并将采集的深度图像发送至主机13，主机13接收乒乓球的深度图像后可识别并分析获得每帧图像下乒乓球的空间位置坐标，进而获得乒乓球的运动轨迹信
息，而后主机13可将乒乓球的运动轨迹信息发送至投影仪12，利用投影仪12将乒乓球的轨迹信息投影至乒乓球台200的球台面21上进行展示。上述乒乓球训练装置100可独立安装，深度相机11、投影仪12及主机13均不直接设置于乒乓球台200的球台面21上，因而不会改变球台面21的结构和材质，不会影响乒乓球台200的使用性能。另外，利用上述乒乓球训练系统辅助运动员进行训练时，由于其智能化程度较高，还能够有效提升乒乓球训练的效率和质量。
59.以上所述实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本技术的保护范围之内。